- 'Nature' publica el proyecto ENCODE, que analiza todos los elementos del genoma
- Además de los genes, numerosos elementos tienen un papel esencial en el ADN
Representación de la secuencia de ADN. (Foto: NCI)
MADRID.- Tres de los grandes retos científicos y tecnológicos que se abordan estos días implican el desarrollo de nuevos sistemas capaces de definir, analizar y comparar gigantescas bases de datos. Así ocurre con internet, con el esfuerzo multidisciplinar en torno al cambio climático y con la interpretación del genoma.
En este último campo, un consorcio internacional ha desarrollado un nuevo sistema para caracterizar con precisión la abundante y heterogénea información que esconde el ADN humano, incluida una gran parte de la secuencia considerada hasta ahora secundaria o incluso inservible.
La fase piloto de la iniciativa, la identificación y análisis de los elementos con una función biológica en el 1% del ADN humano, se publica en la última edición de 'Nature' y en otros 28 trabajos que difunde de forma simultánea la revista 'Genome Research'. El estudio es un primer paso hacia la elaboración de una gramática completa del genoma.
A pesar de ser un trabajo exhaustivo, fruto de cuatro años de investigación de 35 grupos, los estudios publicados representan sólo la primera etapa de la Enciclopedia de Elementos del DNA (ENCODE, en sus siglas en inglés), el nombre de la iniciativa. En la empresa, desarrollada por un consorcio internacional encabezado por los Institutos Nacionales de la Salud de EEUU, participan la Universidad Pompeu Fabra, el Centro para la Regulación Genómica y el Departamento de Genética de la Universidad de Barcelona, los tres en Cataluña, y el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, en Madrid.
No todo son genes
La investigación, diseñada como una prueba para evaluar si es posible la realización a gran escala de la iniciativa, cambia la concepción tradicional del ADN humano como una "colección ordenada de genes" por su descripción como una compleja red formada por diversos elementos que interactúan entre sí. Los científicos han trazado las líneas generales de este vasto mapa y descrito los principales elementos que lo componen, incluidos aquellos sobre los que se sabía menos y que, al contrario de lo que se pensaba, tienen un papel esencial. Pero se ignoran en gran medida los detalles.
Las múltiples relaciones entre los distintos elementos que componen el ADN y el patrón de comportamiento de las redes que conforman el genoma no se comprenden. El llamado "libro de la vida" sigue siendo "un elegante pero críptico depósito de información" -reza 'Nature'- sobre el que todavía se sabe muy poco. El proyecto ENCODE abre nuevas vías para interpretarlo.
"Cuanto más sabemos del genoma humano, más apreciamos lo complicado que es trasladar la información genómica a la función celular", explica Chris Gunter, uno de los editores de 'Nature'. Es decir, no se sabe la clave del asunto: por qué el genoma humano culmina en la formación del organismo. Gunter confía en que se logre una descripción del proceso a lo largo de los próximos 10 años.
Para lograrlo hay que superar numerosos obstáculos. Por ejemplo, la mayor parte de los análisis se han centrado en los genes específicos que codifican proteínas y en los elementos que rodean a este proceso. El esquema básico es el siguiente: cada gen tiene como función codificar al menos una proteína; si se siguen linealmente los pasos, se entenderá la función de cada región del ADN.
Sin embargo, así se abarca una mínima parte de la secuencia: únicamente entre el 1,5% y el 2% del genoma responde a este ordenado modelo. La realidad es que el genoma es mucho más que los genes que lo conforman. ¿Qué función cumple todo lo que se está dejando fuera del análisis?
Nuevos descubrimientos
En la fase piloto del proyecto ENCODE se ha desarrollado un nuevo sistema que engloba todos los elementos del ADN a los que se atribuye una función biológica: los genes (incluidos tanto los que codifican proteínas como los que no cumplen esta función), los elementos que controlan la transcripción de los genes y los que tienen como responsabilidad mantener la estructura de los cromosomas y mediar en la dinámica de replicación del ADN.
A partir de este punto de vista global, el trabajo seleccionó 44 regiones. La selección representa alrededor del 1% del genoma completo, es decir, unas 30 millones de pares de bases nucleótidas, el elemento mínimo que compone la secuencia.
Algunos de los primeros hallazgos incluyen importantes descubrimientos sobre el papel de las regiones de ADN que no participan en la codificación de proteínas. ENCODE supera la vieja hipótesis que consideraba inactiva una gran parte del genoma, bautizado entonces como "genoma basura".
Los nuevos datos muestran que sólo una mínima parte de la secuencia no cumple una función biológica. El porcentaje del genoma desdeñado hasta ahora tiene en realidad "papeles reguladores esenciales", escribe en 'Nature' John M. Greally, de la Facultad de Medicina Albert Einstein (EEUU).
"Por ejemplo, en los intentos por encontrar las causas de enfermedades hereditarias los investigadores estudian cientos de variaciones en la secuencia del genoma, conocidas como poliformismos de un único nucleótido, para ver cuáles no se asocian de forma aleatoria con el trastorno", explica Greally.
"Recientemente, estos estudios mostraron varias secuencias asociadas con la diabetes tipo 2 y sus manifestaciones relacionadas, pero sólo una minoría de las variaciones se encontraba dentro de los genes", añade el especialista. "La información clave estaba oculta en las regiones de ADN desdeñadas hasta ahora. Ahora tenemos que pensar cómo pueden estar contribuyendo estas modificaciones a los riesgos, incluso de forma pequeña o sutil", añade Chris Gunter.
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