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sábado, 5 de septiembre de 2015

Gran sorpresa: tenemos genes huérfanos

El 25 de abril de 1953, con su modelo doble-hélice de la estructura del ADN, Watson y Crick aclaraban el modo por el que el material genético se trasladaba de una generación a otra, el fundamento de la herencia. Parecía que lo principal ya estaba descubierto. De ahí el optimismo de expresiones como la de científicos tan relevantes como el propio Watson, en 1989 (“Ahora sabemos que el destino del hombre está en nuestros genes”), Gilbert, en 1987 (“La secuencia del genoma proveerá la explicación última de lo que es un ser humano”) o Koshland, en 1991 (“El conocimiento proveniente del Proyecto Genoma Humano podrá resolver los problemas de la miseria y el crimen y ayudar a los pobres, los débiles y los desamparados”)

La cura de humildad vino pronto, cuando hubo que buscar explicaciones adecuadas para hechos sorprendentes como: a) el pequeño número de genes humanos existentes, unos 25.000, en relación con el alto número de proteínas humanas (cientos de miles); b) que el ADN informativo que conforma nuestros genes es apenas un 2% del total de nuestro contenido genético; c) que la expresión o no de los genes estaba sujeta a la Epigenética, es decir, que factores ambientales o de modo de vida, podían “decorar” con un pequeño cambio químico, como la introducción de un mínimo grupo metilo, a nucleótidos determinados de la secuencia de un gen y, sin cambiar la secuencia genética, ello afectaba de modo trascendental a la expresión o no de ese gen.

La Genética y Biología Moleculares ha hecho descubrimientos sensacionales estos últimos años. Ahora se consolida otro: la existencia de genes de novo o genes “huérfanos”, es decir que no proceden de la replicación o copia de otro gen progenitor.

La idea predominante hasta ahora era que a consecuencia del desarrollo de los procesos evolutivos los genes, como las personas, tenían familias o linajes, con miembros parecidos pero con algunas diferencias entre sí, de modo que, remontándonos en el tiempo, se podemos llegar hasta el miembro fundador. Ello significaba que la aparición de nuevos genes se originaba siempre partiendo de la copia de genes ya existentes aunque la nueva copia podía evolucionar mediante pequeños cambios pudiendo presentar nuevas funciones. Las únicas fuentes viables de nuevos genes que codificasen proteínas eran la duplicación, fusión y fisión de los genes, así como otros “bricolajes” genéticos específicos. El Nobel François Jacob lo explicaba muy bien: “Crear es recombinar”.

Sin embargo, en la pasada década de los 90, con el avance de las tecnologías de secuenciación de ADN, empezaron a surgir dudas. Investigadores que analizaban el genoma de la levadura se encontraron con la sorpresa de que un tercio de los genes del organismo no tenían ninguna similitud con genes conocidos en otros organismos. Ante ello, en ese momento, la mayoría de los investigadores pensaron que esos genes “huérfanos”, sin familia, deberían pertenecer a familias desconocidas porque simplemente no se habían descubierto todavía.

Sin embargo, en el 2006, una investigación realizada en moscaDrosophila originó otra interpretación. Al comparar las secuencias de genes de laDrosophila melanogaster con otras especies de moscas de la fruta estrechamente relacionadas, el investigador Begun halló que todas compartían la gran mayoría de los genomas, pero varios genes estaban presentes en sólo una o dos especies y no en otras, lo que sugería que esos genes no eran descendientes de otros antepasados ​​existentes. La propuesta, que en aquel entonces fue generalmente considerada herética, era que podían proceder de secuencias aleatorias de “ADN basura”, es decir, de ADN no integrantes de genes y que esas secuencias (no informativas en principio) se habían transformado en verdaderos genes funcionales.

¿Qué ha sucedido al respecto estos últimos años? Aoife McLysaght, un genetista del Trinity College de Dublín, en el año 2009, identificó el primer gen de novo humano y la existencia de genes huérfanos parece ser un fenómeno general en toda la escala biológica, desde levaduras, moscas, ratones o humanos, constituyendo una parte significativa del genoma, aunque los científicos todavía no tienen una idea exacta de cuántos son, cómo se forman ni de lo que hacen.

Es más, se ha comprobado que algunos de esos genes de novo humanos puede estar relacionado con procesos patológicos. Así, recientemente, el gen NYCM, presente exclusivamente en los genomas de humanos y chimpancés, ha demostrado que está involucrado en la patogénesis del neuroblastoma humano a través de la interacción con el oncogén MYCN. Otro ejemplo interesante es el del gen de novo Pldi, bautizado así en honor al futbolista alemán Lukas Podolski. Su secuencia está solo presente en ratones, ratas y humanos. En las dos últimas especies, permanece en silencio, lo que significa que no se convierte en ARN o proteína. Pero en ratones si está activo y parece ser importante ya que ellos, si no funciona bien, tienen menos espermatozoides y los testículos son más pequeños.

Hace menos de un mes una investigación presentada en Viena por Mar Albà, biólogo evolutivo del Instituto de Investigación del Hospital del Mar de Barcelona, en el curso de la reunión de la Society for Molecular Biology and Evolution, identificaba unos 500 genes de novo humanos, por lo que el científico dijo que “Aunque la existencia genes de novo se suponía que era una cosa rara, todos hemos comenzado a ver más y más.”

Desafortunadamente, descifrar la función de los genes de novo o huérfanos es mucho más difícil que su identificación, pero la evidencia actual sugiere que una porción de ellos posee funciones esenciales: un gen en levadura determina si va a reproducirse sexualmente o asexualmente, un gen en moscas y otros insectos de dos alas se convirtió esencial para el vuelo, y algunos genes sólo se encuentran en los seres humanos, con función sin aclarar. Sí sabemos ya que alrededor del 20 por ciento de los nuevos genes en moscas de la fruta parece ser necesario para la supervivencia y que, en los seres humanos, al menos uno de esos genes de novo es activo en el cerebro, lo que lleva a algunos científicos a especular que algunos de tales genes pueden haber contribuido a impulsar la evolución del cerebro. Y otros están ligados al cáncer cuando mutan, lo que sugiere que tienen una importante función celular.

Curiosamente, los genes huérfanos suelen ser cortos, y producen proteínas pequeñas, sin una estructura tridimensional precisa, pero flexibles, lo que les permite unirse a una gama más amplia de moléculas. En lenguaje bioquímico las jóvenes proteínas codificadas por los genes huérfanos son promiscuas.

A los científicos les queda un camino fascinante por recorrer hasta entender la funcionalidad de los genes huérfanos o de novo y ello también ayudará a conocer su tremenda implicación en los procesos evolutivos. (http://blogs.laverdad.es/)

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