Características del ADN y el código genético de los
humanos.
Toda la diversidad de vida
que puebla la Tierra ha tenido un origen común, que tiene una interpretación a
través de la comprensión de la molécula del ADN, la molécula de la vida.
Cada ser vivo es una
secuencia única de acontecimientos que se han sucedido unos tras otros, sin
interrupción desde el principio de la vida en este planeta; no importa cuando
surgió la vida por primera vez en la Tierra o si hubo mas de un intento, lo que
cuenta es que los seres vivos es el escalón final de una larga serie de éxitos.
Nosotros nacimos de una
célula que albergaba en su interior una molécula con capacidad para copiarse a
si misma, la molécula de ADN tuvo su origen hace mucho tiempo cuando la Tierra
era un lugar con una atmósfera toxica, con rayos de enormes tormentas que
surcaban un cielo cargado de azufre, metano y dióxido de carbono y en el suelo
había lagos de moléculas de distintos tipos, una de las reacción química
produjo moléculas con la propiedad de auto replicarse.
Aquella molécula original
era muy distinta al ADN actual, pero desde entonces se a copiado a si misma sin
cesar, en el tiempo transcurrido el proceso de copiado a tenido lugar una
enorme cantidad de veces, en algún momento el proceso de replicación cometía
errores y la molécula resultante difería en unos pocos átomos de la molécula
madre, así de un único tronco fueron surgiendo multitud de ramas vitales.
Algunos de los errores de copiado eran la causa que la cadena de divisiones se
interrumpiera y dicha rama desaparecía, pero nuestra rama como la de
muchos seres vivientes, la que llego a la actualidad, siguió el camino
con éxito copia tras copia.
Cada ves que se producía un
error en el proceso de copiado del ADN, el error se incorporaba a la
molécula haciéndola mas compleja, con nuevas propiedades y de ella nacía una
nueva rama, muchas ramas desaparecieron pero otras prosperaron generando a su
ves nuevas ramificaciones vitales, una cadena de éxitos que ha llegado hasta
cada uno de nosotros, si hubiera habido una sola interrupción en el proceso de
copiado, solo una, nuestro linaje no habríamos tenido la posibilidad de
existir, compartimos esta suerte con cada ser vivo actual.
Cada ser ocupa un extremo
del árbol de la vida, si volviéramos atrás veríamos como se juntan las ramas,
reduciendo su numero hasta llegar a una rama común, si nos internamos mas aun
en el lejano tiempo veríamos como se unen las distintas ramas de las distintas
especies de mamíferos, después las de los vertebrados y así sucesivamente,
hasta que todas las criaturas actuales vuelven a unirse hasta llegar a la
molécula original que consiguió la propiedad de replicarse.
En 1953 los investigadores
James Watson y Francis Crick descubrieron la estructura del ADN, una vez
identificada la estructura, comenzó a desarrollarse la tecnología para leer
letra a letra la información contenida en ella, fue en los años 70 cuando se
demostró que era posible leer el mensaje genético de algunos virus y tan solo
10 años después algunos investigadores comenzaron a trabajar en la lectura
letra a letra del código genético humano, en el año 2000 se anunció
públicamente que se había terminado el primer borrador conteniendo la secuencia
competa del genoma humano y la localización de los genes en los cromosomas,
pero realmente fue un borrador de referencia, sin reparar en los detalles.
Gracias a la lectura del
genoma humano sabemos que esta formado por un total de 3200 millones de letras
genéticas, estas letras son de cuatro clases y con ellas esta escrito el
código, lo mismo que sucede con la lengua que hablamos las letras genéticas se
pueden ordenar con sentido o sin el, si un conjunto de letras esta ordenado con
sentido significa algo, las letras m,e,s y a forman la palabra mesa
pero colocadas en otro orden pueden crear una secuencia incomprensible, con el
código genético sucede lo mismo, una secuencia de letras ordenadas con
sentido contienen la formula de una proteína valiosa para nuestro organismo se
forma así una palabra genética a la que conocemos como gen.
Genoma humano.
Si tomamos el ADN de una persona como referencia
y lo comparamos con el de otras personas, de cualquier origen y raza, veremos
que hasta el 12% puede cambiar porque muchos de los fragmentos de la larga
cadena se comportan de forma aparentemente extraña, unos están colocados en un
lugar que no les corresponde, otros desaparecen sin explicación y en
especialmente, una gran cantidad se repiten muchas veces.
El porcentaje del genoma
humano que lleva codificado proteínas supera un poco al 1 % y el resto ¿que
es?, pues hay de todo, algo menos del 30 % tiene significado, aunque no
contenga información para construir proteínas y mas del 50 % consiste en
secuencias repetidas de varios tipos, pedazos grandes de ADN, secuencias mas
cortas que aparecen en distintos sitios repeticiones de unas pocas letras o una
sola , algunos llamaron a esta parte código con el epígrafe de ADN basura
(que no sirve para nada), pero hay científicos que no opinan lo mismo.
Cuando se estudia el genoma
humano, se identifica dentro de el regiones que todas las personas tenemos y se
comprueba que estas son variables en el numero de copias, en las distintas
personas, que son repeticiones de “ párrafos ”
del ADN que aparecen en algunas personas mas que en otras, son regiones
de tamaño considerable.
Variación global en el
numero de copias en el genoma humano.
Ver en la
red Mònica Gratacòs y Lluís Armengol
Centro de Regulación Genómica
El trabajo se realiza en
una cantidad definida de personas y para obtener una mayor variabilidad posible, por ejemplo 270
personas y se utiliza una tecnología de chips de ADN, en los cuales se puede
interrogar la totalidad del genoma, cuantas copias existen de cada una de estas
regiones.
Un estudio de variación del
genoma humano es el proyecto internacional HapMap, que es un catálogo de variaciones genéticas
de la especie humana, basada en el análisis del ADN de 270 individuos de las
poblaciones de Nigeria , de Pekín, de japoneses de Tokio y residentes de Utah,
en los Estados Unidos, con ancestros del occidente y norte europeos.
Las diferencias del genoma consisten en
variaciones de 1400 regiones que son variables, entre dos personas puede haber
hay de promedio unas 100 regiones del genoma que son distintas en el numero de
copias, que se corresponde a 20 millones de letras del alfabeto del genoma, que
comparado con el numero total de letras del genoma que tiene 3200
millones, seria una pequeña parte; esta seria la diferencia entre dos personas,
pero si tomamos la totalidad de estas regiones abarcaría unas 360 millones de
letras, entre las 270 personas o sea un 12 % del genoma y eso es lo que
diferencia a toda la población humana a nivel global.
Existen otros tipos de variaciones, están
aquellas variantes que no significan nada, como el cambio de una letra por otra
pero sin implicar un cambio funcional, pero si hay variación que producen un
cambio funcional y se denominan mutaciones, que es poco frecuente, menos del 1
% del genoma humano y se sabe que provocan enfermedades, según el estudio del
HapMap hay aproximadamente un millón de cambios de una sola letra, como si en
un conjunto de libros cambiamos la a por la b, la diferencia en que pase algo o
no, es si al cambiar la letra podemos seguir leyendo el texto o que ese cambio
de letra en la palabra produce un variación en el sentido de la misma, es decir
el sentido de la frase no se lee y la proteína no es funcional y esto
potencialmente es un problema.
Dentro de lo que es todo el genoma, se tienen
esas diferencias de una sola letra o las repeticiones de trozos completos que
están ligados a enfermedades, el problema reside que una persona tenga mas
copias o menos y ambos casos están relacionados con enfermedad, si hay mas
números de copias, en el caso del Alzheimer que
es familiar y de inicio precoz, hay varios genes que teniendo mutaciones pueden
dar lugar a esto y se sabe que uno de estos genes, si hay mas de una copia, dos
o mas, hay familias con esta enfermedad.
Existe tanto el exceso de información como el
defecto, la desaparición de un trozo de información genética se denomina
deleción, si hay una ganancia, por ejemplo en las personas con una infección
del virus del SIDA, los que tienen mas copias se sabe que progresan mas
lentamente y que tienen una mejor respuesta y como perdida, en enfermedades sistémicas, las personas, al tener menos números de copias
de un gen en concreto que esta implicado en la respuesta inmune están
predispuestos por ejemplo a tener una enfermedad renal relacionada, si hay
ganancia o perdida puede haber enfermedad.
De las 270 personas se han
identificados cambios que sean específicos de una población y incidan en ello,
algunas de estas variantes de regiones del genoma, el incremento del números de
copias se da única y exclusivamente en poblaciones africanas o única y
exclusivamente en población asiática, los defectos de este tipo de variantes
que son especificas de una población se supone que pueden estar relacionadas
con enfermedades que se dan con una prevalencia distinta en distintas
poblaciones humanas o por ejemplo a respuestas a tratamientos, se sabe que hay
tratamientos de enfermedades que funcionan mejor para individuos de ednia
africana, por ejemplo o de origen asiático y se supone que puede haber
variantes de números de copias detrás de estas diferencias en respuesta al
tratamiento.
La delimitacion de esas variaciones,
en distintas personas depende de las tecnologías actuales, por ejemplo los
chips de ADN, por ejemplo de empresas como Affymetrix y con estos chips se
puede llegar a detectar variantes de un tamaño de 70 kilo bases o 70000 bases
(o letras), existen variantes mas pequeñas que estas tecnologías no se pueden
detectar.
Las duplicaciones o repeticiones del
genoma se especula que se producen , porque hay distintos mecanismos a nivel
biológico, uno de ellos es la existencia de unos grupos de letras que por lo
que sea tienen una susceptibilidad mayor a romperse que otros grupos y el hecho
de producirse este tipo de roturas en algunas regiones del genoma daría lugar a
que errores en la maquinaria de reparación pudieran de alguna manera dar lugar
a este tipo de duplicaciones y de deleciones, hay zonas mas débiles o zonas que
están predispuestas a sufrir este tipo de ganancias y de perdidas, se ha
visto que hay una clara asociación entre la existencia de estas variantes de
numero de copias y la presencia de otro elemento que se llama duplicaciones
segmentarías que son repeticiones de por si, hay como variantes de números de
copias en regiones que existían previamente previamente repeticiones.
En forma muy esquemática, si hay una
frase que se repite cada tantos párrafos y que entonces cuando uno lee de forma
ordenada al ver esa frase repetida saltaría a la siguiente pero que en el
mecanismos de duplicación del ADN se equivoca y a veces se salta de una a
otra y puede de la misma manera que dejar de leer un párrafo poner otro,
hay párrafos muy largos que se repiten, regiones largas de tamaño de 2 mega
bases, 2 millones de bases o letras, que seria como repetir varias paginas o
volúmenes. Las consecuencias de esto, se vera en un futuro, al analizar las
enfermedades derivadas se ve los cambios de letras solamente, se tendrá que
analizar los cambios de números de copia con una enfermedad determinada, no
existiendo una diferencia entre hombre y mujer.
Hay 3000 genes conocidos que están
dentro de estas regiones, que se repiten y de estos un 16 % aproximadamente se
sabe que están relacionados con enfermedades porque se han visto cambios de
letras ahí, por lo cual es obviamente de esperar que las variaciones de este
numero de copias de estos genes se relacione con la enfermedad, las personas
tienen 25000 genes, un 10 o 12 % de estos genes se encuentran dentro de estas
regiones.
Eduardo
Ghershman, 1.1.2006
Enlaces.
Descifrada
la mayor fuente de variabilidad del genoma humano
Global
variation in copy number in the human genome.
