domingo, 20 de febrero de 2011

Genética y epigenética

¿Y si todas las células del organismo tienen el mismo genoma por qué no son iguales? ¿Y por qué hay tantas diferencias entre 2 hermanos que comparten aproximadamente el 99,98% de sus genes?... ¿por qué nos hemos dado cuenta de que la secuenciación del genoma no es ciertamente la panacea de la biología molecular?...

El genoma es el conjunto de DNA de una célula distribuido en un número variable de cromosomas y característico de una especie. En el genoma encontramos los genes que son las unidades de información hereditaria y estable, suficiente y necesaria para realizar al menos una función.

La epigenética hace referencia a los mecanismos biológicos mediante el cual dicho genoma se expresa o se regula.

En el genoma humano encontramos un 50% de secuencias formadas de DNA basura, pseudogenes y restos de DNA con función desconocida o sin función aparente. El 25% esta constituido de secuencias necesarias para la formación de estructuras y formas de empaquetamiento del DNA como los cromosomas. El 18% lo forman genes reguladores que se transcriben a RNA pero que no se traducen a proteínas se incluyen los intrones (eliminados durante el splicing) y el RNA de interferencia. El 5% lo forma el DNA con función reguladora “pasiva”, no se transcriben, son señales promotoras, terminadoras o islas CpG metiladas o sin metilar.  Mientras que el 2%, sí, sí, sólo el ¡2%! Contienen los genes clásicos que se transcriben y se traducen a productos proteicos… 


Las diferencias existentes entre las especies tienen un fuerte componente genético; mientras que las diferencias encontradas entre individuos de la misma especie y entre las células de los diferentes tejidos se deben principalmente a la epigenética.

El genoma puede variar mediante los mecanismos clásicos de mutaciones génicas y mutaciones cromosómicas, y durante la formación de los gametos de la reproducción sexual con la recombinación homóloga y la segregación al azar de los cromosomas. La epigenética actúa en los puntos de transcripción y procesamiento de la información. Pero ¿y cómo regula la expresión de genes, la epigenética? Existen múltiples mecanismos, muchos de ellos se están dilucidando ahora.  Primeramente debemos saber que el número de transcritos se sospecha que es unas 10 veces superior al número de genes. Pero la mayoría de estos transcritos no se traducen, y en parte son ellos los que llevan a cabo las diferentes expresiones de una misma información genética entre dos células del mismo organismo. Por ejemplo se produce el silenciamiento de RNAs mediado por RNAs de interferencia, los microRNAs son capaces de: cortar mRNAs, reprimir la traducción y silenciar la transcripción de genes mediante metilación de las histonas. Otros métodos consiste en el corte y empalme alternativos; los genes están interrumpidos por secuencias denominadas intrones que se eliminan (splicing) antes de ser traducido el gen, se eliminan dichas secuencias y se empalma, pues bien existen, cortes y empalmes alternativos, en los que se generan diferentes proteínas a partir de un mismo gen, por diferente cortes y empalmes en diferentes células. Y por último señalar los patrones de metilación de las islas CpG; las islas CpG son secuencias del genoma de 1-2kb que son muy ricas en los pares de nucleótidos CpG no metilados, pues bien, la metilación de estas islas CpG en los promotores de genes asociados, impide la expresión de los mismos.  Los patrones de metilación son heredables (impronta génica)… En general los genes son regulados en el tiempo y en el espacio. 

 
Todo ello hace que la respuesta a las diferencias encontradas entre especies, individuos y/o células diferentes de un mismo organismo no puedan ser explicadas y entendidas exclusivamente con el código genético. Se necesita entender cómo la presencia de un gen puede ser regulado, hasta el punto de ser silenciado, es decir se puede tener el gen y no expresarlo, o expresarlo durante un tiempo y luego no, o expresarlo con diferentes productos génicos... es por tanto imprescindible, y se está investigando mucho la creación de un “código” epigenético que consiga de un modo u otro, complementar finalmente el conocimiento que disponemos de la información genética.

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