Blgo. César A. Ñique Carbajal
El secuenciamiento total del genoma humano, ha sido considerado como un proyecto tecnológico internacional de gran envergadura, con un alto costo económico de aproximadamente 3, 000 millones de dólares y más de 13 años de investigación científica coordinada entre el sector publico y privado; sin embargo el conocimiento sobre el conjunto de la información genética de la especie humana, contenida a lo largo de la molécula del ADN de los 23 pares de cromosomas humanos en una célula diploide, esta lleno de misterios y quedan aun numerosas interrogantes acerca del significado funcional de estas secuencias. El mapa está listo, pero todavía queda mucho por andar para tener el manual de instrucciones completo, y por el camino pueden deshacerse algunas de las ideas más arraigadas hasta el momento sobre su estructura y funcionamiento (1).
Gracias al secuenciamiento del genoma humano nuclear podemos conocer su tamaño, el cual contiene aproximadamente 3 200 Mb (megabases), es decir tres mil doscientos millones de pares de bases, y una primera clasificación del genoma humano distingue por un lado los genes y secuencias relacionadas con genes (exones, intrones, regiones no traducidas que contienen elementos reguladores, etc), y por el otro, el ADN que están entre los genes, llamado también ADN extragénico o “de relleno” y que no codifica ninguna proteína ni contiene ningún elemento funcional. Curiosamente, la mayor parte del genoma humano (un 70 %) esta formada por este último, de forma que solo un 30% del genoma humano incluye secuencias relacionadas con genes. Lo mas sorprendente es que de este 30% solo un 5% esta constituido por ADN codificante (exones), siendo el resto ADN no codificante asociado a genes. Por tanto resulta que solo un 1,5 – 2,0 % del total del genoma humano es ADN codificante (2).
Chris Gunter, editor de Nature, unas de las revistas mas prestigiosas del mundo científico afirma que "cuanto más sabemos del genoma humano, más apreciamos lo complicado que es trasladar la información genómica a la función celular". Es decir, no se sabe la clave del asunto: por qué el genoma humano culmina en la formación del organismo. Esto es crucial entenderlo, porque partimos del esquema siguiente: un gen es portador de la información para la fabricación o síntesis de un determinado producto que puede ser una proteína, por ejemplo, ahora conocemos que el gen de la hormona insulina (proteína), se encuentra localizado en el brazo corto del cromosoma 11, y la formación de este polipéptido nos permite mantener nuestro nivel de glucosa en sangre dentro de los limites normales. Sin embargo, así se abarca una mínima parte de la secuencia del genoma, estamos hablando únicamente del 1,5 - 2% de la secuencia que responde a este ordenado modelo. La realidad es otra ya que nuestro genoma es mucho más que los genes que lo conforman y sobre todo que nuestro organismo obedece y responde al funcionamiento de más 120, 000 moléculas proteicas que interaccionan entre si y que son el producto de la edición de solo 20, 000 – 25, 000 genes que tiene el hombre. La pregunta que sale a la luz es ¿Qué funciones cumplen las secuencias que se está dejando fuera de este análisis?
Para responder a esta interrogante se creo el proyecto ENCODE, la gran Enciclopedia de los elementos del ADN, un consorcio internacional de investigadores encabezados por el National Human Genome Research Institute (NHGRI), el mismo instituto estadounidense que dirigió el Proyecto Genoma Humano el cual ha desarrollado un nuevo sistema que engloba todos los elementos del ADN a los que se atribuye una función biológica: los genes (incluidos tanto los que codifican proteínas como los que no cumplen esta función), los elementos que controlan la transcripción de los genes y los que tienen como responsabilidad mantener la estructura de los cromosomas y mediar en la dinámica de replicación del ADN. Algunos de los primeros hallazgos incluyen importantes descubrimientos sobre el papel de las regiones de ADN que no participan en la codificación de proteínas. ENCODE supera la vieja hipótesis que consideraba inactiva una gran parte del genoma, bautizado entonces como "genoma basura”. Por ejemplo, en los intentos por encontrar las causas de enfermedades hereditarias los investigadores estudian cientos de variaciones en la secuencia del genoma, conocidas como poliformismos de un único nucleótido, para ver cuáles no se asocian de forma aleatoria con el trastorno. Recientemente, estos estudios mostraron varias secuencias asociadas con la diabetes tipo 2 y sus manifestaciones relacionadas, pero sólo una minoría de las variaciones se encontraba dentro de los genes, la información clave estaba oculta en las regiones de ADN desdeñadas hasta ahora. Ahora tenemos que pensar cómo pueden estar contribuyendo estas modificaciones a los riesgos, incluso de forma pequeña o sutil, añade Chris Gunter.
En conclusión podemos decir que nuestros genes no son unidades independientes, sino que muchos de ellos se superponen y actúan en red compartiendo información. Además, es muy frecuente que codifiquen más de una proteína y ese 95% de “ADN basura” resulta que importa, y mucho. Por si fuera poco, todos estos elementos interactúan de maneras complejas y sobrepuestas. Así pues, la estructura y el funcionamiento de un solo gen presenta todavía muchas incógnitas. Con toda esta información sobre la mesa, la comunidad científica va a tener que replantearse algunas ideas que han mantenido durante mucho tiempo sobre qué son los genes y qué hacen, además de cómo han evolucionado los elementos funcionales; esto podría tener grandes implicaciones en muchas enfermedades humanas.
En la Facultad de Medicina de la USAT, pretendemos montar un equipo de trabajo que se dedique a investigar regiones del genoma humano en nuestras poblaciones, para hallar secuencias que se encuentren relacionadas a la predisposición a enfermedades o que confieran resistencia o sensibilidad a la terapia contra el cáncer. Para ello recientemente hemos adquirido un equipo moderno Termociclador de la marca Applied Biosystems, con el cual estaremos en la capacidad enseñar a nuestros estudiantes tales avances, de igual forma brindar un moderno y novedoso servicio a la colectividad de ultima generación.
Gracias al secuenciamiento del genoma humano nuclear podemos conocer su tamaño, el cual contiene aproximadamente 3 200 Mb (megabases), es decir tres mil doscientos millones de pares de bases, y una primera clasificación del genoma humano distingue por un lado los genes y secuencias relacionadas con genes (exones, intrones, regiones no traducidas que contienen elementos reguladores, etc), y por el otro, el ADN que están entre los genes, llamado también ADN extragénico o “de relleno” y que no codifica ninguna proteína ni contiene ningún elemento funcional. Curiosamente, la mayor parte del genoma humano (un 70 %) esta formada por este último, de forma que solo un 30% del genoma humano incluye secuencias relacionadas con genes. Lo mas sorprendente es que de este 30% solo un 5% esta constituido por ADN codificante (exones), siendo el resto ADN no codificante asociado a genes. Por tanto resulta que solo un 1,5 – 2,0 % del total del genoma humano es ADN codificante (2).
Chris Gunter, editor de Nature, unas de las revistas mas prestigiosas del mundo científico afirma que "cuanto más sabemos del genoma humano, más apreciamos lo complicado que es trasladar la información genómica a la función celular". Es decir, no se sabe la clave del asunto: por qué el genoma humano culmina en la formación del organismo. Esto es crucial entenderlo, porque partimos del esquema siguiente: un gen es portador de la información para la fabricación o síntesis de un determinado producto que puede ser una proteína, por ejemplo, ahora conocemos que el gen de la hormona insulina (proteína), se encuentra localizado en el brazo corto del cromosoma 11, y la formación de este polipéptido nos permite mantener nuestro nivel de glucosa en sangre dentro de los limites normales. Sin embargo, así se abarca una mínima parte de la secuencia del genoma, estamos hablando únicamente del 1,5 - 2% de la secuencia que responde a este ordenado modelo. La realidad es otra ya que nuestro genoma es mucho más que los genes que lo conforman y sobre todo que nuestro organismo obedece y responde al funcionamiento de más 120, 000 moléculas proteicas que interaccionan entre si y que son el producto de la edición de solo 20, 000 – 25, 000 genes que tiene el hombre. La pregunta que sale a la luz es ¿Qué funciones cumplen las secuencias que se está dejando fuera de este análisis?
Para responder a esta interrogante se creo el proyecto ENCODE, la gran Enciclopedia de los elementos del ADN, un consorcio internacional de investigadores encabezados por el National Human Genome Research Institute (NHGRI), el mismo instituto estadounidense que dirigió el Proyecto Genoma Humano el cual ha desarrollado un nuevo sistema que engloba todos los elementos del ADN a los que se atribuye una función biológica: los genes (incluidos tanto los que codifican proteínas como los que no cumplen esta función), los elementos que controlan la transcripción de los genes y los que tienen como responsabilidad mantener la estructura de los cromosomas y mediar en la dinámica de replicación del ADN. Algunos de los primeros hallazgos incluyen importantes descubrimientos sobre el papel de las regiones de ADN que no participan en la codificación de proteínas. ENCODE supera la vieja hipótesis que consideraba inactiva una gran parte del genoma, bautizado entonces como "genoma basura”. Por ejemplo, en los intentos por encontrar las causas de enfermedades hereditarias los investigadores estudian cientos de variaciones en la secuencia del genoma, conocidas como poliformismos de un único nucleótido, para ver cuáles no se asocian de forma aleatoria con el trastorno. Recientemente, estos estudios mostraron varias secuencias asociadas con la diabetes tipo 2 y sus manifestaciones relacionadas, pero sólo una minoría de las variaciones se encontraba dentro de los genes, la información clave estaba oculta en las regiones de ADN desdeñadas hasta ahora. Ahora tenemos que pensar cómo pueden estar contribuyendo estas modificaciones a los riesgos, incluso de forma pequeña o sutil, añade Chris Gunter.
En conclusión podemos decir que nuestros genes no son unidades independientes, sino que muchos de ellos se superponen y actúan en red compartiendo información. Además, es muy frecuente que codifiquen más de una proteína y ese 95% de “ADN basura” resulta que importa, y mucho. Por si fuera poco, todos estos elementos interactúan de maneras complejas y sobrepuestas. Así pues, la estructura y el funcionamiento de un solo gen presenta todavía muchas incógnitas. Con toda esta información sobre la mesa, la comunidad científica va a tener que replantearse algunas ideas que han mantenido durante mucho tiempo sobre qué son los genes y qué hacen, además de cómo han evolucionado los elementos funcionales; esto podría tener grandes implicaciones en muchas enfermedades humanas.
En la Facultad de Medicina de la USAT, pretendemos montar un equipo de trabajo que se dedique a investigar regiones del genoma humano en nuestras poblaciones, para hallar secuencias que se encuentren relacionadas a la predisposición a enfermedades o que confieran resistencia o sensibilidad a la terapia contra el cáncer. Para ello recientemente hemos adquirido un equipo moderno Termociclador de la marca Applied Biosystems, con el cual estaremos en la capacidad enseñar a nuestros estudiantes tales avances, de igual forma brindar un moderno y novedoso servicio a la colectividad de ultima generación.
1. Solari J A. Genética Humana: Fundamentos y aplicaciones en medicina. 3ª Ed. Editorial Medica Panamericana Bs. Aires 2004.
2. Novo FJ. Genetica Humana: Conceptos, mecanismos y aplicaciones de la Genetica en el campo de la Biomedicina. Ed Prentice Hall Madrid 2007.
2. Novo FJ. Genetica Humana: Conceptos, mecanismos y aplicaciones de la Genetica en el campo de la Biomedicina. Ed Prentice Hall Madrid 2007.
