¿Por qué los humanos tienen tan pocos genes?

Me pareció interesante para vosotros que leáis este artículo antes de entrar en en el estudio de la Genética. Es una viejo artículo de 2005 de la revista Science pero que ha sido bastante citado después.

Cuando los biólogos líderes fueron desentrañando la secuencia del genoma humano a finales de 1990, se encontraron con un pool variable del número de genes contenidos en los 3 mil millones de pares de bases que componen nuestro ADN. Pocas suposiicones se acercaron a la realidad. La sabiduría convencional a lo largo de una década o así era que necesitamos unos 100.000 genes para llevar a cabo los procesos celulares innumerables que nos mantienen funcionando. Pero resulta que sólo tenemos unos 25.000 genes, aproximadamente el mismo número que una planta pequeña llamada Arabidopsis y poco más que el gusano Caenorhabditis elegans .

Esta gran sorpresa reforzó una creciente suposición entre los genetistas: Nuestros genomas y los de otros mamíferos son mucho más flexibles y complicados de lo que parecían al principio. La vieja idea de un gen/una proteína había saltado por la borda: Ahora está claro que muchos genes pueden hacer más de una proteína. Proteínas reguladoras, ARN, trozos de ADN no codificantes, alteraciones químicas y estructurales, incluso del propio genoma controla cómo, dónde y cuándo se expresan los genes. Averiguar cómo todos estos elementos trabajan juntos para la expresión coreográfica de los genes es uno de los principales retos para los biólogos.

En los últimos años, se ha hecho evidente que un fenómeno llamado splicing alternativo es una de las razones por las que genomas humanos pueden producir tal complejidad con tan pocos genes. Los genes humanos contienen tanto ADN-exones codificantes como ADN no codificante. En algunos genes, diferentes combinaciones de exones pueden llegar a ser activos en momentos diferentes, y cada combinación produce una proteína diferente. El splicing alternativo se ha considerado durante mucho tiempo como un hipo (salto) raro durante la transcripción, pero los investigadores han llegado a la conclusión de que puede ocurrir en la mitad (algunos dicen que en todos) de nuestros genes. Esta afirmación conduce a un largo camino para la explicación de cómo tan pocos genes pueden producir cientos de miles de proteínas diferentes. Pero la manera en que la maquinaria de transcripción decide qué partes de un gen lee en un momento determinado es todavía en gran parte un misterio.

Lo mismo podría decirse de los mecanismos que determinan qué genes o conjuntos de genes están activados o desactivados en momentos y lugares particulares. Los investigadores están descubriendo que cada gen necesita un elenco de centenares de soportes para conseguir hacer su trabajo. Ello incluyen proteínas que desactivan o activan un gen, por ejemplo, mediante la adición de grupos acetilo o metilo al ADN. Otras proteínas, denominadas factores de transcripción, interactúan con los genes más directamente: se unen a sitios de reposo situados cerca del gen bajo su control. Al igual que con splicing alternativos, la activación de las diferentes combinaciones de los puntos de reposo hacen posible un exquisito control de la expresión génica, pero los investigadores todavía tienen que averiguar exactamente cómo todos estos elementos reguladores funcionan realmente o cómo encajan en el splicing alternativo.

En la última década, los investigadores han llegado a apreciar el papel clave desempeñado por las proteínas de la cromatina y el ARN en la regulación de la expresión génica. LAs proteínas de la cromatina son esencialmente el embalaje para el ADN, la conformación de cromosomas en espirales bien definidas. Cambiando un poco la forma, la cromatina puede exponer diferentes genes a la maquinaria de transcripción.

Los genes también bailan al son del ARN. Moléculas de ARN pequeñas, muchos menores de 30 bases, ahora comparten protagonismo con otros genes reguladores. Muchos investigadores que una vez se centraron en el ARN mensajero y de otras moléculas de ARN relativamente grandes en los últimos 5 años han dirigido su atención a estos primos más pequeños, incluidos los microRNA y pequeños ARN nucleares. Sorprendentemente, los ARN de estas diversas formas suprimen y alteran de otras formas la expresión de los genes. También son claves para la diferenciación celular en organismos en desarrollo, pero los mecanismos no se entienden completamente.

Los investigadores han hecho enormes avances en la localización de estos diversos mecanismos. Haciendo coincidir los genomas de organismos de diferentes ramas en el árbol evolutivo, los genomicistas han localizado regiones reguladoras y han obtenido una visión de cómo evolucionaron mecanismos como el splicing alternativo. Estos estudios, a su vez, deberían arrojar luz sobre cómo funcionan estas regiones. Los experimentos en ratones, con la adición o supresión de las regiones reguladoras y la manipulación del ARN manipulación, así como los modelos informáticos también deberían ayudar. Pero la pregunta central es probable que se mantenga sin resolver durante mucho tiempo: ¿cómo todas estas características se funden juntos para hacer de nosotros un todo?

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