Xenoma humano. Onde estamos?
2001/03/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
O pasado 13 de febreiro, as revistas científicas máis prestixiosas do mundo, Nature e Science, publicaron un número especial paira presentar dous borradores do xenoma humano. Presentáronse a organización do Proxecto Internacional de Xenoma Humano e a empresa privada Celera Genomics, respectivamente. A véspera organizáronse charlas de presentación en cinco cidades do mundo paira dar a coñecer á prensa a secuenciación.
A traxectoria deste xigantesco traballo mencionouse en numerosas ocasións. En 1990 púxose en marcha o proxecto público cunha estratexia acorde á tecnoloxía existente. Esperaban que o traballo terminase nun quince anos. A medida que se desenvolveron as novas tecnoloxías, aumentou a necesidade de recorrer a metodoloxías máis rápidas. Así, o prazo de lectura da secuencia completa reduciuse até o ano 2003 como máximo.
En 1998, un traballador do proxecto público, inventando una metodoloxía aínda máis rápida, creou co mesmo obxectivo a empresa privada Celera Genomics. Tras probar o novo método co xenoma doutros organismos (tras secuenciar o xenoma da mosca Drosophila melanogaster), comeza a secuenciación do xenoma humano. En xuño de 2000 ambas as entidades anunciaron a súa colaboración.
Mapa xeral
Cada entidade presentou o seu borrador. Son, pois, dous bosquexos do mesmo xenoma. Publicáronse dous números paira o número de xenes anunciados e o tamaño do xenoma. Este resultado é o resultado de utilizar dúas aproximacións diferentes. En xeral, obtivéronse resultados cualitativos similares, pero hai que ter en conta que ambas as técnicas non son comparables.
A estratexia seleccionada polo proxecto público baséase nun mapa previamente elaborado. Una vez completado o primeiro mapa, buscar a secuencia. Esta técnica, aínda que lenta, obtivo bos resultados. É una metodoloxía mediante clons.
Moitas copias do xenoma divídense por encimas de restrición. Estas encimas cortan o ADN en lugares concretos. Paira evitar a formación de fragmentos excesivamente pequenos de xenoma córtase a reacción. O resultado deste primeiro paso é dividir uns 150.000 pares de bases en partes. Estas partes intégranse nos cromosomas artificiais de bacterias (Bacterial Artificial Chromosomes, BAC). Así, cando a bacteria reprodúcese, xéranse numerosas copias deste fragmento de ADN, os clons.
Estes clons son tratados con endonukleas de restrición paira obter fragmentos pequenos. Aclarando o repetido nestes fragmentos, fórmase o "mapa físico" do xenoma inicial. A partir de aí todos os BAC se fragmentan e cada parte se secuencian. O mapa permite coñecer a secuencia do xenoma.
A metodoloxía utilizada por Celera Genomics non inclúe mapas previos. Desde a molécula inicial de ADN prepáranse pequenos clons paira iniciar a análise da secuencia. Este camiño é moito máis rápido, pero cando a maior parte do traballo xa está feito é moito máis difícil encher os ocos que faltan, xa que non está asegurado que se seleccionaron todas as partes iniciais paira analizar a secuencia.
Estrutura do xenoma
Nos bosquexos ven grandes fragmentos de ADN que non codifican as proteínas. De feito, o legado xenético dos parásitos é enorme. A todos os que non son xenes chamóuselles “ADN lixo”, pero hai que recoñecer que esas longas cadeas de ADN poden ter algunha función que non se coñece.
Doutra banda, na prensa deuse moita importancia a que o número de xenes sexa inferior ao esperado. Segundo o proxecto público hai uns 31.000 xenes e os de Celera uns 39.000. Pero antes de dar por bo calquera número hai que fixarse na forma de contar.
Ambas as organizacións utilizaron programas informáticos que buscan xenes. Estes programas converteron as secuencias dos xenes xa identificados en bases. No entanto, cando xa se aplicou esta metodoloxía, detectouse un erro experimental polo que ao resultado do reconto informático engadíuselle un factor de corrección. Así, por exemplo, os proxectos públicos han "detectado" preto de 24.500 xenes e recoñeceron que hai outros 6.800 que non se atoparon. En total serían aproximadamente 31.000 xenes. Tras cálculos similares, a empresa Celera Genomics publicou preto de 39.000.
Constátase que estes números non son provisionais. Segundo os científicos alemáns Peer Bork e Richard Copley, redactados na revista Nature, estas cifras poden variar moito. Ademais, o número de xenes non é a única característica propia dunha especie. Os vertebrados non tiveron que desenvolver xenes específicos paira converterse en vertebrados. A función de cada xene e as complexidades de réplica tamén teñen que ver coa capacidade da natureza de xerar biodiversidade. O número de xenes que codifica o xenoma do rato co noso non ten por que ser representativo.
Vellas ideas e novas dúbidas
En xeral, un xene codifica una proteína. Así se aprobou até a data. Pero aos poucos os bioquímicos tamén están a investigar outras alternativas. E é que os xenes humanos non son continuos. Na molécula de ADN córtanse as partes que codificará a proteína e continúase noutro lugar. As secuencias entre intervalos denomínanse intrones. A función de Introies aínda non a entendemos. Con todo, tamén se transcriben, polo que o ARN mensaxeiro debe "aguantar" antes de saír ao citoplasma.
Canto maior é o número de introyectos que ten un xene, máis posibilidades hai de crear diferentes mensaxeiros ARN. Pouco sabemos diso, pero se demostrou que pode estar relacionada coa complexidade e diversidade das proteínas. O xenoma humano ten una alta frecuencia de introi, superior a calquera outro xenoma que coñecemos. Isto significa que a diversidade de mensaxeiros ARN tamén é moi grande.
Probablemente, as introies tamén interveñen na regulación e activación dos xenes. Isto confírmase mediante o estudo da interacción entre xenes afastados da cadea de ADN e, por tanto, da posición e organización tridimensional dos ácidos nucleicos dentro do núcleo. Recentemente publicouse una curiosa investigación relacionada coa estrutura do motor molecular que os virus utilizan paira introducir o ADN dentro do almacenamento proteico. O estudo do funcionamento desta molécula podería clarificar a topología de acumulación de ADN. Moitas das liñas de investigación relacionadas co xenoma quedan abertas.
Está claro que paira o futuro primeiro haberá que definir a secuencia. Os asistentes tamén afirman que a tecnoloxía utilizada está limitada. Entre outras cousas, a análise da compoñente heterocrómica do xenoma negouse desde o principio, xa que na solución utilizada este compoñente non é estable. Os genetistas, con todo, supuxeron una parte con poucos xenes, pero iso tamén está a piques de verse. No entanto, existe a posibilidade de empezar a traballar co borrador paira os científicos e, aínda que só sexa paira satisfacer a propia curiosidade, tamén paira mirar o borrador publicado polo proxecto público na web http://genome.cse.ucsc.edu.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
