El genoma humano

Incluido en la revista Ocronos. Vol. VI. Nº 3–Marzo 2023. Pág. Inicial: Vol. VI; nº3: 211

Autor principal (primer firmante): María Pilar Díez Bueno

Fecha recepción: 20 de febrero, 2023 

Fecha aceptación: 17 de marzo, 2023 

Ref.: Ocronos. 2023;6(3) 211

Autores

  1. María Pilar Díez Bueno
  2. Alvaro Aznar Marzo
  3. Belén Rodríguez Lorente
  4. Marlene Ramos Martín
  5. Rumyana Georgieva Ivanova
  6. María Isabel Gil Corral

Palabras clave: humano | genoma | genes | humanos | presentes | codifican | proyecto | familias | personas | doble |

Introducción

En febrero de 2001, Nature publicó la versión editada del genoma humano por el HGP (Human Genome Project) liderado por Francis Collins, y Science publicó en sus respectivas publicaciones digitales la versión elaborada por el grupo de Craig Venter (® Celera).

Publica TFG cuadrado 1200 x 1200

Esta secuencia tiene aproximadamente 2100 millones de bp y se deriva de estudios de eucromatina. La heterocromatina, que ocupa ~5 µl del total, es difícil de secuenciar y puede contener varios genes. Ambas publicaciones describen los usos, las perspectivas y la importancia de la secuenciación para la ciencia y la humanidad.

En los eucariotas, las regiones codificantes de los genes se fragmentan en pequeños fragmentos llamados exones, separados por largas secuencias de ADN no codificante. Los exones se unen solo cuando el ARNm se edita durante el proceso de transcripción.

Collins señala que los científicos se basan en una variedad de pistas para identificar genes funcionales. Algunos resultados se obtienen de una comparación con la base de datos de cDNA (suplementario), que es una copia exacta de los mRNA. Las comparaciones con el genoma de rata ya secuenciado también son útiles, ya que los genes humanos y de rata suelen ser muy similares.

Sus secuencias están conservadas en ambos genomas, pero la mayor parte del ADN que las rodea no lo está. Cuando esta u otras señales no están disponibles, los científicos confían únicamente en los algoritmos informáticos de predicción genética para identificarlos (“gene- predicting computer algorithms”).

  • Los resultados muestran que hay de 30.000 a 40.000 genes. Eso es solo el doble que Drosophila melanogaster. Este número es del orden de lo que se predijo con base en la secuenciación del cromosoma 21 y resultó ser significativamente más bajo que los 140 000 estimados con base en la complejidad de las funciones humanas.

  • el antecesor del proyecto insinúa varias formas en que la complejidad se puede introducir en los sistemas a través de mecanismos que se encuentran en los genomas de los humanos y otros organismos superiores. Estos son:

Proteína multifuncional

Cortes y ensamblajes alternativos durante el proceso de edición del ARNm. Al menos un tercio de los genes humanos producen diferentes proteínas a través de versiones alternativas del mensaje codificado en el ‘pre-ARNm’ (‘alternative splicing’).

  • Algunos científicos, incluido William Haseltine, cuestionan los recuentos realizados porque el algoritmo es 100   confiable y puede detectar genes que no están presentes o pasar por alto algunos genes que sí están presentes. El CEO de Human Genome Sciences cree que hay más del doble de genes informados por los dos grupos.

  • Es algo confuso entender el significado de la presencia de unos 200 genes bacterianos que ingresaron al ‘futuro genoma humano’ en una etapa muy primitiva de evolución (hace millones de años) como resultado de la transferencia horizontal de genes.

  • El genoma contiene una gran región deficiente en genes. Más de la mitad del genoma humano consiste en secuencias repetitivas sin función conocida («ADN junk» o «ADN basura»), lo que destaca que el cromosoma 19 contiene 57% de ADN repetitivo.

  • La mayor parte de esto proviene de la actividad parasitaria de los transposones, que se duplican e insertan copias de sí mismos en otros lugares. Varias familias de transposones ahora parecen haber dejado de recorrer el genoma, dejando solo sus fósiles.

  • Además de las repeticiones de secuencia causadas por los transposones, parece que se han replicado con el tiempo grandes segmentos intracromosómicos e intercromosómicos del genoma. Los investigadores creen que esto permitió que la evolución los probara sin destruir su función original, lo que posiblemente permitió la expansión de muchas de las familias de genes humanos.

  • Tanto el Proyecto Genoma Humano como Celera identificaron una gran cantidad de posiciones básicas en el ADN, las llamadas Snips o SNP (polimorfismos de un solo polinucleótido), que varían de un individuo a otro. En el Proyecto Genoma Humano, el 99,9% de las secuencias son idénticas en todos los individuos, pero aproximadamente el 0,1%, correspondientes a los SNP, varían de una persona a otra.

    Espera proporcionar información sobre cómo los genes hacen que las personas sean diferentes y, lo que es más importante, por qué algunas personas son más susceptibles a ciertas enfermedades.

Celera utilizó para la secuenciación el ADN de cinco individuos (un latino, un asiático, dos caucásicos y un afroamericano) y las cinco secuenciaciones fueron coincidentes en un 99,9%. Un rumor se ha esparcido: uno de los caucásicos sería el propio Craig Venter.

Los avances realizados en este campo fueron espectaculares y, más allá de los informes que parecen destinados a impactar a la opinión pública, resta todavía una enorme cantidad de trabajo a realizar:

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Completar la ya señalada secuenciación de la heterocromatina, rellenar los huecos (“gaps”) dejados en secuencias muy difíciles, encontrar la totalidad de los genes que codifican para proteínas y aquellos que sólo codifican para ARN, descubrir secuencias regulatorias, blancos donde las moléculas interactúan con lo genes e identificar más funciones de los mismos, sin dejar de lado las necesarias revisiones para la corrección de los errores que pudieron escaparse en estas primeras versiones.

2004, más allá del Proyecto Genoma Humano

Sydney Brenner del Instituto Salk, Premio Nobel 2002, escribió: “Los antiguos genetistas conocían de lo que estaban hablando cuando utilizaban el término gen, pero el término parece haber sido corrompido por la moderna genómica pasando a significar cualquier segmento de una secuencia que se expresa”.

Carmen Sapienza de la Universidad de Temple (casi emitiendo un nuevo postulado de la ley de Murphy aplicable al genoma) dice: “todo aquello que pueda ocurrir en el genoma, sucederá”.

El genoma, la suma de la información genética contenida en los cromosomas que regulan el desarrollo de los organismos, no es un texto estático que se transmite de generación en generación.

En cambio, el genoma es una máquina bioquímica muy compleja que, como todas las máquinas, opera en un espacio tridimensional y se compone de distintas partes que interactúan. Estas partes forman al menos tres niveles de información.

El 98% del genoma de ha sido considerado durante mucho tiempo silencioso o basura por muchos otros, pero generalmente no se ha estudiado en detalle debido a la falta de métodos adecuados.

En los últimos años, los genetistas han explorado partes ocultas del genoma en busca de explicaciones de anormalidades que contradicen los dogmas centrales de la biología. Son los genes que se activan y desactivan en enfermedades familiares impredecibles o cánceres que no portan mutaciones.

Estos estudios se centraron en otras dos capas adicionales de información y descubrieron que están estrechamente relacionadas con la herencia, que está asociada con el desarrollo y la enfermedad.

Hay nuevas colaboraciones que buscan explorar estas áreas, incluido el proyecto ENCODE (Enciclopedia de elementos de ADN) y empresas privadas, incluida la pionera Affymetrix, que investiga la organización y función de todo el genoma humano.

  • La primera de estas partes, los genes que codifican proteínas (alrededor de 30.000 regiones del genoma humano) constituyen y representan aproximadamente 2% de todo el ADN.

  • La segunda de estas partes consta (entre otras cosas) de «genes solo de ARN», a partir de los cuales no se sintetiza ninguna proteína. Estos genes no convencionales producen ARN activo, alterando así el comportamiento de los ‘genes normales’.

  • La tercera parte consiste en información epigenética almacenada en proteínas y otras moléculas (p. grupo metilo) rodea o se une al ADN. Estas marcas epigenéticas pueden afectar los rasgos y la salud individuales sin alterar la secuencia de ADN (algunas se transmiten de padres a hijos).

Bibliografía

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  2. Pichel J. Completan el genoma humano por 1a vez: el hallazgo clave para combatir enfermedades [Internet]. El Confidencial. 2022 [citado 18 de febrero de 2023]. Disponible en: https:// www.elconfidencial.com/tecnologia/cienci a/2022-03-31/completan-genoma-humano-c lave- enfermedades_3401226/
  3. Principales aplicaciones del proyecto genoma humano [Internet]. BBVA.CH. 2021 [citado 18 de febrero de 2023]. Disponible en: https://www.bbva.ch/noticia/principales- aplicaciones-del-proyecto- genoma-humano/
  4. Derecho E, Proyecto G. Fbbva.es. [citado 18 de febrero de 2023]. Disponible en: https:// www.fbbva.es/wp-content/uploads/2018/06/ 1994_li_000130_gri_der.pdf
  5. Nutricional CS. El Proyecto Genoma Humano (HGP). 2017 [citado 18 de febrero de 2023]; Disponible en: https://www.centrosaludnutricional.com/e l-proyecto-genoma-humano-hgp-96