Sabemos que la diferencia entre Cabernet-Sauvignon y Chardonnay es el vino tinto versus el vino blanco. Pero, ¿cómo ocurrió este cambio? Fue un gen saltarín que indujo a las uvas rojas a producir una variedad de piel blanca al cambiar la secuencia de uno de sus genes. Resulta que los mismos elementos del ADN que causaron este cambio también existen en humanos.
Es probable que los genes saltarines hayan estado en nuestro genoma durante miles de años. Son residentes tranquilos que aportan diversidad genómica y evolución a miles de especies. Sin embargo, también pueden ser portadores de malas noticias. En ocasiones, es el movimiento repentino de estos elementos alrededor de nuestro genoma lo que puede ser una de las principales causas de enfermedad .
¿De dónde vienen los genes saltarines?
El genoma humano es enorme. De hecho, poner todas las hebras de ADN de su cuerpo de un extremo a otro llegaría al final del sistema solar. El genoma es tan intrigante que, en 2001, se lanzó el ambicioso Proyecto Genoma Humano, con el objetivo de secuenciar y comprender lo que estaba haciendo cada gen del cuerpo humano. Tras su finalización en 2003, el Proyecto Genoma Humano descubrió que a pesar del enorme tamaño del genoma humano, los genes que codifican una proteína y que, por lo tanto, tienen un papel funcional en la formación de la identidad de la célula, ¡eran solo un diminuto 2%! El 98% restante era un misterio, por lo que se denominó Genoma Oscuro.
El ADN de cada organismo vivo está compuesto por solo cuatro estructuras químicas, llamadas ácidos nucleicos, que los científicos abrevian A, T, C, G. Individualmente, las sustancias químicas no tienen ningún propósito, pero cuando se unen en largas hebras de ADN llamadas cromosomas, proporcionar las instrucciones que codifican la identidad de cada célula en todo el cuerpo. Imagínese que cada uno de estos cuatro ácidos nucleicos representa letras del alfabeto. Las letras por sí solas no tienen ningún significado. Sin embargo, cuando estas letras se combinan en palabras y oraciones para formar el ADN completo, comienzan a tener sentido. Utilizando tecnología de secuenciación de última generación, el Proyecto Genoma Humano tenía como objetivo leer todas las letras, de principio a fin, del libro de ADN humano. El Proyecto del Genoma Humano descubrió que la mayor parte del ADN en el genoma oscuro no solo era extremadamente difícil de secuenciar, sino que también era casi imposible interpretar qué función tenía este ADN en las células.
A partir de estos hallazgos se lanzó la Encyclopaedia of DNA Elements ( ENCODE ) que tenía como objetivo determinar exactamente qué estaba haciendo este misterioso genoma oscuro en nuestras células.
Uno de los principales hallazgos del proyecto ENCODE fue que un gran contribuyente del Genoma Oscuro era un tipo único de elemento llamado transposón o gen saltarín. De hecho, estos genes saltarines ya habían sido descritos por La ganadora del premio Nobel Barbara McClintock 50 años antes, ¡aunque sus teorías habían estado bajo cierto escepticismo durante ese tiempo!
Los transposones son excepcionales. Tienen la capacidad exclusiva de moverse por el genoma y reubicar su secuencia de ADN. Para muchos tipos de transposones, este movimiento se produce a través de una molécula intermedia altamente especializada. A través de una estrategia de «copiar y pegar» o «cortar y pegar», según el tipo de transposón, el gen saltarín puede copiar su secuencia de nuevo en el genoma en una ubicación alternativa. Imagínese una sola oración en un libro, copiada y pegada miles de veces una y otra vez a lo largo del libro. Usando sus ojos, sería imposible adivinar perfectamente cuántas veces se copia la oración y de qué parte del libro se originó una sola oración. ¡La máquina de secuenciación no es mejor en este desafío! Es fácil ver cómo esta secuencia podría considerarse basura.
Sin embargo, los transposones están lejos de ser basura. La capacidad de los transposones para copiarse a sí mismos alrededor del genoma puede ser muy beneficiosa, aportando diversidad e impulsando la evolución. Fue la movilidad de los transposones lo que probablemente impulsó la actividad de los genes necesarios para los primeros pasos del desarrollo embrionario normal. También es probable que desempeñen un papel en la evolución de la placenta, un órgano temporal exclusivo del desarrollo embrionario de los mamíferos.
Pero también pueden traer caos.
Se descubrió por primera vez que eran la causa de la enfermedad en dos personas desconectadas que tenían una enfermedad grave de la sangre en 1988. Los investigadores encontraron que un transposón había saltado directamente al medio de un gen de coagulación llamado «F8». Imagínese como si una oración, el transposón, se hubiera insertado en medio de otra oración, el gen, en el libro de ADN. Las palabras ya no tienen sentido. Se cree que aproximadamente la mitad de los cánceres humanos pueden haber sido inducidos por un transposón que cambia la frase de ADN de un gen codificador de proteínas saludables en algo sin sentido. A menudo, estos genes codificadores de proteínas saludables son un tipo de gen llamado «supresor de tumores». Cuando un transposón se inserta en este tipo de gen, desactiva su función habitual, cambiándolo de supresor a permitir el desarrollo de tumores. Los estudios del gen «APC», que comúnmente se ve afectado en los cánceres de colon, encontraron exactamente esto; un transposón había saltado al centro de este gen y había interrumpido su función normal.
Por otro lado, incluso se ha demostrado que algunos tipos de transposones previenen desarrollo del cáncer. A estudio reciente utilizando células de leucemia, descubrió que la actividad de los transposones en realidad suprimía el avance de la leucemia mieloide aguda. Cuando los científicos bloquearon la actividad de los transposones, descubrieron que la progresión de la leucemia y, por tanto, el pronóstico potencial del paciente, en realidad era peor.
Se podrían lograr nuevas terapias y tratamientos para enfermedades como el cáncer mediante la comprensión e interpretación de los beneficios, la actividad y los mecanismos del genoma oscuro, y la capacidad de los transposones contenidos en este ADN para moverse. También significará aprender más sobre el papel de los transposones en las enfermedades genéticas y la fertilidad. Actualmente, los científicos especulan que el ovario puede utilizar el grado de actividad de los transposones en los óvulos femeninos como método de control de calidad.
Para hacer los tratamientos más efectivos, necesitamos poder leer el libro del genoma humano con más detalle. En 2021, una secuenciación revolucionaria que aún no ha sido revisada por pares estudio fue lanzado, agregando la asombrosa cantidad de 200 millones de ácidos nucleicos, que contienen 115 genes nuevos , a los datos del Proyecto Genoma Humano, utilizando las estrategias de secuenciación de ADN más modernas y contemporáneas. Ahora, en lugar de secuenciar letras individuales a la vez, podemos secuenciar párrafos o páginas enteros del libro de ADN de una sola vez, lo que permite a los científicos hacer conjeturas más precisas sobre la función y el origen de la secuencia repetitiva contenida en el Genoma Oscuro.
Sin embargo, de lo que podemos estar seguros es de que el ADN basura está lejos de ser basura. De hecho, su ADN basura puede contribuir con algunas de las secuencias de ADN más importantes que sus células podrían pedir. Recién estamos comenzando a aprender por qué.
