Genoma humà. On estem?

2001/03/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Genetika

El passat 13 de febrer, les revistes científiques més prestigioses del món, Nature i Science, van publicar un número especial per a presentar dos esborranys del genoma humà. Es van presentar l'organització del Projecte Internacional de Genoma Humà i l'empresa privada Celera Genomics, respectivament. La vespra es van organitzar xerrades de presentació en cinc ciutats del món per a donar a conèixer a la premsa la seqüenciació.

La trajectòria d'aquest gegantesc treball s'ha esmentat en nombroses ocasions. En 1990 es va posar en marxa el projecte públic amb una estratègia concorde a la tecnologia existent. Esperaven que el treball acabés en uns quinze anys. A mesura que es van desenvolupar les noves tecnologies, va augmentar la necessitat de recórrer a metodologies més ràpides. Així, el termini de lectura de la seqüència completa es va reduir fins a l'any 2003 com a màxim.

En 1998, un treballador del projecte públic, inventant una metodologia encara més ràpida, va crear amb el mateix objectiu l'empresa privada Celera Genomics. Després de provar el nou mètode amb el genoma d'altres organismes (després de seqüenciar el genoma de la mosca Drosophila melanogaster), comença la seqüenciació del genoma humà. Al juny de 2000 totes dues entitats van anunciar la seva col·laboració.

Mapa general

Cada entitat ha presentat el seu esborrany. Són, doncs, dos esbossos del mateix genoma. S'han publicat dos números per al nombre de gens anunciats i la grandària del genoma. Aquest resultat és el resultat d'utilitzar dues aproximacions diferents. En general, s'han obtingut resultats qualitatius similars, però cal tenir en compte que totes dues tècniques no són comparables.

L'estratègia seleccionada pel projecte públic es basa en un mapa prèviament elaborat. Una vegada completat el primer mapa, buscar la seqüència. Aquesta tècnica, encara que lenta, ha obtingut bons resultats. És una metodologia mitjançant clons.

Portada Revista Scientific American Juliol 2000.

Moltes còpies del genoma es divideixen per enzims de restricció. Aquests enzims tallen l'ADN en llocs concrets. Per a evitar la formació de fragments excessivament petits de genoma es talla la reacció. El resultat d'aquest primer pas és dividir uns 150.000 parells de bases en parts. Aquestes parts s'integren en els cromosomes artificials de bacteris (Bacterial Artificial Chromosomes, BAC). Així, quan el bacteri es reprodueix, es generen nombroses còpies d'aquest fragment d'ADN, els clons.

Aquests clons són tractats amb endonukleas de restricció per a obtenir fragments petits. Aclarint el repetit en aquests fragments, es forma el "mapa físic" del genoma inicial. A partir d'aquí tots els BAC es fragmenten i cada part se seqüencien. El mapa permet conèixer la seqüència del genoma.

La metodologia utilitzada per Celera Genomics no inclou mapes previs. Des de la molècula inicial d'ADN es preparen petits clons per a iniciar l'anàlisi de la seqüència. Aquest camí és molt més ràpid, però quan la major part del treball ja està fet és molt més difícil omplir els buits que falten, ja que no està assegurat que s'han seleccionat totes les parts inicials per a analitzar la seqüència.

Estructura del genoma

En els esbossos es veuen grans fragments d'ADN que no codifiquen les proteïnes. De fet, el llegat genètic dels paràsits és enorme. A tots els que no són gens se'ls ha anomenat “ADN escombraries”, però cal reconèixer que aquestes llargues cadenes d'ADN poden tenir alguna funció que no es coneix.

D'altra banda, en la premsa s'ha donat molta importància al fet que el nombre de gens sigui inferior a l'esperat. Segons el projecte públic hi ha uns 31.000 gens i els de Celera uns 39.000. Però abans de donar per bo qualsevol número cal fixar-se en la manera de comptar.

Totes dues organitzacions han utilitzat programes informàtics que busquen gens. Aquests programes han convertit les seqüències dels gens ja identificats en bases. No obstant això, quan ja s'ha aplicat aquesta metodologia, s'ha detectat un error experimental pel que al resultat del recompte informàtic se li ha afegit un factor de correcció. Així, per exemple, els projectes públics han "detectat" prop de 24.500 gens i han reconegut que hi ha altres 6.800 que no s'han trobat. En total serien aproximadament 31.000 gens. Després de càlculs similars, l'empresa Celera Genomics ha publicat prop de 39.000.

Organització de l'ADN dins de la cèl·lula.

PNS

Es constata que aquests números no són provisionals. Segons els científics alemanys Peer Bork i Richard Copley, redactats en la revista Nature, aquestes xifres poden variar molt. A més, el nombre de gens no és l'única característica pròpia d'una espècie. Els vertebrats no han hagut de desenvolupar gens específics per a convertir-se en vertebrats. La funció de cada gen i les complexitats de rèplica també tenen a veure amb la capacitat de la naturalesa de generar biodiversitat. El nombre de gens que codifica el genoma del ratolí amb el nostre no té per què ser representatiu.

Velles idees i nous dubtes

En general, un gen codifica una proteïna. Així s'ha aprovat fins avui. Però a poc a poc els bioquímicos també estan investigant altres alternatives. I és que els gens humans no són continus. En la molècula d'ADN es tallen les parts que codificarà la proteïna i es continua en un altre lloc. Les seqüències entre intervals es denominen introns. La funció d'Introies encara no l'entenem. No obstant això, també es transcriuen, per la qual cosa l'ARN missatger ha d'aguantar "" abans de sortir al citoplasma.

Com més gran és el número d'introyectos que té un gen, més possibilitats hi ha de crear diferents missatgers ARN. Poc sabem d'això, però s'ha demostrat que pot estar relacionada amb la complexitat i diversitat de les proteïnes. El genoma humà té una alta freqüència d'introi, superior a qualsevol altre genoma que coneixem. Això significa que la diversitat de missatgers ARN també és molt gran.

Probablement, les introies també intervenen en la regulació i activació dels gens. Això es confirma mitjançant l'estudi de la interacció entre gens allunyats de la cadena d'ADN i, per tant, de la posició i organització tridimensional dels àcids nucleics dins del nucli. Recentment s'ha publicat una curiosa recerca relacionada amb l'estructura del motor molecular que els virus utilitzen per a introduir l'ADN dins de l'emmagatzematge proteic. L'estudi del funcionament d'aquesta molècula podria aclarir la topologia d'acumulació d'ADN. Moltes de les línies de recerca relacionades amb el genoma queden obertes.

P53, una proteïna que s'uneix a l'ADN.

És clar que per al futur primer caldrà definir la seqüència. Els assistents també afirmen que la tecnologia utilitzada està limitada. Entre altres coses, l'anàlisi de la component heterocrómica del genoma s'ha negat des del principi, ja que en la solució utilitzada aquest component no és estable. Els genetistes, no obstant això, han suposat una part amb pocs gens, però això també està a punt de veure's. No obstant això, existeix la possibilitat de començar a treballar amb l'esborrany per als científics i, encara que només sigui per a satisfer la pròpia curiositat, també per a mirar l'esborrany publicat pel projecte públic en la web http://genome.cse.ucsc.edu.