Los científicos aprenden la ‘gramática’ de los genes
Un experimento apunta soluciones para terapia génica y la medicina regenerativa
En cada célula de un individuo, básicamente, hay los mismos genes. Sin embargo, diferentes combinaciones de genes se activan o no en unas u otras células y así se generan órganos y funciones en cada uno de ellos. Una vez conocido el código genético y secuenciado el genoma, es decir, descritos los genes en las letras químicas que los forman, los científicos están aprendiendo ahora las reglas de control, la gramática del ADN. Al dominar esos mecanismos esperan poder utilizar las reglas del funcionamiento genético para desarrollar terapias activando (o desactivando) a voluntad los genes clave en tejidos específicos. Una estrategia similar debe servir en la medicina regenerativa: la puesta en marcha de determinados genes serviría para reparar y generar tejidos dañados.
Una clave está en unos fragmentos de ADN denominados potenciadores, que son como reguladores de los genes al indicarles cuándo encenderse y cuando apagarse. Es más, unos científicos, liderados por Nadav Ahituv, biólogo molecular de la Universidad de California en San Francisco, afirman haber descubierto que pequeñas alteraciones en determinadas secuencias de ADN de esos potenciadores modifican los niveles de actividad de los genes, de modo que su funcionamiento no es digital (apagado/encendido), sino que hay una regulación de más/menos.
El equipo de Ahituv se ha centrado en células de cáncer de hígado (humanas y de ratón) para hacer los que ellos denominan un “experimento masivamente paralelo” explorando los distintos papeles que juegan combinaciones específicas de potenciadores en la activación de los genes. En concreto, han trabajado con 5.000 potenciadores. Su investigación supone un avance significativo en la comprensión de la integración de la información y el proceso de toma de decisiones que se produce en las regiones de ADN que controlan la activación de los genes.
Los genes llevan la información genética para producir proteínas específicas, con cometidos concretos, y sorprendió a los científicos hace años el hecho de que una gran parte del genoma no eran genes como tales. Durante un tiempo se refirieron a ella como ADN basura. Pero ha resultado que ese ADN, lejos de ser basura, contiene elementos fundamentales para el funcionamiento de los propios genes, como los potenciadores. Y estos son tan importantes, recuerdan los científicos de La Universidad de California, que se conocen ya mutaciones en los mismos implicadas en malformaciones de las extremidades o en patologías como la ceguera y otros defectos de nacimiento, además del cáncer.
Ahituv y sus colegas, que explica sus trabajo en Nature Genetics, han trabajado con esos 5.000 potenciadores (relacionados con factores de transcripción específicos del hígado) y con ellos han hecho sus experimentos en ratones para ir midiendo la capacidad de cada potenciador para activar genes.
Este sistema de genes que controlan a genes es complementario de otro en el que se está trabajando mucho últimamente: el epigenético. Este consiste en incorporar unas moléculas (generalmente, grupos metilo) a los genes, que los activan o desactivan. En verdad, es el conjunto de estos dos sistemas en todas sus variantes, el de potenciadores y metilaciones, el que regula la expresión del sistema genético.
“El código genético, que se descubrió hace medio siglo, especifica cómo con cuatro ácido nucleicos del ADN, sus letras químicas, está escrita en los genes la información para producir una proteína. La maquinaria celular, al leer la secuencia de ADN del gen, las combinaciones secuenciales de esas letras, de tres en tres, especifica qué aminoácidos han de unirse para producir una proteína concreta”, recuerdan los investigadores. Pero la biología molecular ha sido más lenta a la hora de desvelar los misterios de los diferentes patrones de activación de los genes y en comprender el papel del ADN fuera de los genes.
Una clave está en unos fragmentos de ADN denominados potenciadores, que son como reguladores de los genes al indicarles cuándo encenderse y cuando apagarse. Es más, unos científicos, liderados por Nadav Ahituv, biólogo molecular de la Universidad de California en San Francisco, afirman haber descubierto que pequeñas alteraciones en determinadas secuencias de ADN de esos potenciadores modifican los niveles de actividad de los genes, de modo que su funcionamiento no es digital (apagado/encendido), sino que hay una regulación de más/menos.
El equipo de Ahituv se ha centrado en células de cáncer de hígado (humanas y de ratón) para hacer los que ellos denominan un “experimento masivamente paralelo” explorando los distintos papeles que juegan combinaciones específicas de potenciadores en la activación de los genes. En concreto, han trabajado con 5.000 potenciadores. Su investigación supone un avance significativo en la comprensión de la integración de la información y el proceso de toma de decisiones que se produce en las regiones de ADN que controlan la activación de los genes.
Los genes llevan la información genética para producir proteínas específicas, con cometidos concretos, y sorprendió a los científicos hace años el hecho de que una gran parte del genoma no eran genes como tales. Durante un tiempo se refirieron a ella como ADN basura. Pero ha resultado que ese ADN, lejos de ser basura, contiene elementos fundamentales para el funcionamiento de los propios genes, como los potenciadores. Y estos son tan importantes, recuerdan los científicos de La Universidad de California, que se conocen ya mutaciones en los mismos implicadas en malformaciones de las extremidades o en patologías como la ceguera y otros defectos de nacimiento, además del cáncer.
Ahituv y sus colegas, que explica sus trabajo en Nature Genetics, han trabajado con esos 5.000 potenciadores (relacionados con factores de transcripción específicos del hígado) y con ellos han hecho sus experimentos en ratones para ir midiendo la capacidad de cada potenciador para activar genes.
Este sistema de genes que controlan a genes es complementario de otro en el que se está trabajando mucho últimamente: el epigenético. Este consiste en incorporar unas moléculas (generalmente, grupos metilo) a los genes, que los activan o desactivan. En verdad, es el conjunto de estos dos sistemas en todas sus variantes, el de potenciadores y metilaciones, el que regula la expresión del sistema genético.
“El código genético, que se descubrió hace medio siglo, especifica cómo con cuatro ácido nucleicos del ADN, sus letras químicas, está escrita en los genes la información para producir una proteína. La maquinaria celular, al leer la secuencia de ADN del gen, las combinaciones secuenciales de esas letras, de tres en tres, especifica qué aminoácidos han de unirse para producir una proteína concreta”, recuerdan los investigadores. Pero la biología molecular ha sido más lenta a la hora de desvelar los misterios de los diferentes patrones de activación de los genes y en comprender el papel del ADN fuera de los genes.
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