Los humanos, somos más que genes

Cuando finalizó la secuenciación del genoma humano -el desciframiento de cada una de las “letras químicas” que componen el ácido desoxirribonucleico (ADN)- se supo que solo el 1.5% correspondía a regiones encargadas de dictar la fabricación de proteínas, las moléculas que orquestan los procesos celulares; en otras palabras, solo una pequeña porción del genoma contenía genes. El 98.5% restante de material genético parecía no tener función alguna.

A más de diez años de distancia, treinta estudios publicados en las prestigiosas revistas científicas Nature, Genome Research y Genome Biology dan un vuelco al entendimiento del genoma humano: nuestras células no solo se estructuran y funcionan atendiendo a la información escrita en los genes, si no también, obedeciendo a un segundo sistema de “instrucciones” mucho más complejo.

Ahora se propone que por lo menos el 80 % del genoma considerado “paja” está compuesto por algún tipo de elemento regulatorio de la expresión genética; es decir, forma parte del segundo sistema de instrucciones encargado de controlar cuándo los genes deben fabricar proteínas y cuándo no.

Los estudios corrieron a cargo de ENCODE (Enciclopedia de los Elementos del ADN, por sus siglas en inglés) un proyecto internacional que en el año 2003 comenzó a estudiar masivamente el genoma humano, en el cual participan más de 442 científicos de distintas partes del mundo,

Félix Recillas Targa, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), ha trabajado durante varios años en este campo de investigación y considera a este acontecimiento un segundo parteaguas en la biología (el primero fue la secuenciación del genoma) porque trasforma el entendimiento de cómo leen las instrucciones del ADN, así como de los procesos de salud-enfermedad, y da pistas para nuevos tipos de tratamientos médicos.

Complejidad estructural

La molécula de ADN es larguísima pero cabe perfectamente dentro del minúsculo núcleo celular porque, sobre una base de proteínas, se súper enrolla hasta formar una estructura llamada cromatina. De esta manera “la información genética dentro del núcleo no está fácilmente accesible para las moléculas que leen la información genética”, explica el investigador del Instituto de Fisiología Celular de la Universidad Nacional Autónoma de México; por lo tanto “si no se puede leer la información genética tampoco se puede realizar ninguno de los procesos básicos para la vida de una célula”.

Lo que debe ocurrir entonces es que la cromatina se abra o desenrolle y permita la expresión de los genes, es decir, puedan leerse las instrucciones para la fabricación de las proteínas. Así, el mecanismo opera a manera de “interruptor” que cuando está “encendido”, la cromatina se abre y permite la expresión de los genes ahí contenidos; cuando está “apagado”, la cromatina se cierra e impide la función de las moléculas lectoras.

¿Pero quién y cómo mueve el interruptor? El hallazgo del ENCODE da luz a este cuestionamiento porque da indicios sobre cómo la expresión genética ocurre “en un tiempo y en un espacio específicos, a través de los elementos regulatorios del genoma, explicó el investigador.

Parte de la clave para entender cómo opera el interruptor radica en la tridimensionalidad de la molécula de ADN, pues aunque la secuencia indique que linealmente un gen y su elemento regulador están separados físicamente por miles o millones de letras, ahora está más claro que “hay una interdependencia física, de contacto y tridimensional, para que las diferentes moléculas embonen” y en conjunto hagan que se exprese o no un gen.

Nuevos tratamientos médicos

Los hallazgos del ENCODE, de acuerdo con el investigador, impactarán en el tratamiento de ciertas enfermedades como el cáncer.

Ahora se sabe que el 50 % de los tumores no aparecen por mutaciones en el ADN –cambios espontáneos en la secuencia de las letras químicas- sino por anomalías en la cromatina. “Se puede tener un gen supresor de tumor que no está mutado pero su cromatina se encuentra cerrada por algún mecanismo anómalo, o viceversa, hay oncogenes que se activan porque estaban en un contexto cerrado pero por una cuestión anómala se abre”.

Recillas Targa cree que encender o apagar regiones específicas de la cromatina mediante el control de los elementos que regulan su expresión genética, podría ser la base sobre la cual se diseñen nuevos tratamientos.

Débil trinchera mexicana

Hace varios años, el integrante de la AMC participó en el descubrimiento de una molécula conocida como CTCF, la cual está involucrada en la regulación genética pues facilita la apertura de la cromatina y la formación de estructuras tridimensionales. 

Más tarde, junto con su equipo de trabajo, definió dónde está posicionada la CTCF en el genoma y cómo regula la expresión genética, en particular, la de genes supresores de tumores. A pesar de la relevancia de sus estudios en esta área de investigación, Recillas Targa admite que la contribución en el ENCODE ha sido muy indirecta, es más, no sabe de algún colega mexicano que haya participado en el proyecto.

Para que en México se hagan estudios masivos similares “se necesitarían aproximadamente 240 millones de dólares de inversión, técnicos altamente especializados y equipos muy serios de bioinformática; así como fabricar cultivos celulares de alto nivel y dar continuidad a los experimentos, algo que por ahora no podemos hacer aquí”, lamentó.