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Descubren cómo se crea la “materia oscura” del genoma

Transcripción del ADN a ARN. Las máquinas iniciadoras se unen a la cadena de ADN (en rojo). La enzima ARN polimerasa, que forma parte de estas máquinas (en azul), es la encargada de fabricar el ARN (en amarillo) copiando la secuencia de ADN.




El 95 por ciento del genoma humano no sirve para generar material celular, pero comprender cómo y por qué existe puede ayudar a entender ciertas enfermedades genéticas

Cuando a comienzos del siglo XXI se completó la lectura del genoma humano, los científicos descubrieron con asombro que todo lo que somos se reduce a unos 30.000 genes que apenas ocupan un cinco por ciento de la longitud del ADN condensado en nuestros cromosomas. Al 95 por ciento restante se le asignó el poco cariñoso nombre de “ADN basura”, en la creencia de que no tenía ninguna función salvo, quizá, “hacer bulto” entre los genes.

Sin embargo, estudios posteriores descubrieron que no había tal basura, ya que estas regiones no estaban inactivas sin más. Igual que los genes, el ADN anteriormente conocido como basura también transcribe copias de su secuencia en forma de ARN, la molécula mensajera que sirve de intermediaria para la fabricación de las proteínas celulares. Pero al contrario que en el caso de los genes, el ARN procedente del ADN basura no se utiliza para producir proteínas, sino que simplemente se destruye. Parecía claro que estas regiones debían tener una función, aunque esta fuera desconocida. Así, ese 95 por ciento del genoma empezó a ser conocido como “materia oscura”, en analogía al ingrediente principal de la composición del universo cuyo origen y función son también ignotos.

Las investigaciones previas sobre esta materia oscura del genoma se han encontrado con la dificultad de estudiar estos ARN oscuros, no codificantes, por ser esquivos y frágiles. Todo estudiante de biología aprende rápidamente que trabajar con ARN requiere condiciones estrctas de limpieza y esterilidad para evitar contaminar las muestras con enzimas que destruyen fácilmente el ARN. Además, los ARN oscuros carecen de un elemento llamado poli-A, una cola de adenosinas que protege de la degradación a los ARN codificantes.

Para estudiar más fácilmente esta materia oscura del genoma, dos científicos de la Universidad Penn State (EEUU) decidieron olvidar el ARN, el intermediario volátil, y centrarse directamente en la fuente original, las regiones del ADN que originan esos ARN no codificantes. “En lugar de fijarnos en el producto de la transcripción, el ARN, nos fijamos en la maquinaria iniciadora que fabrica el ARN”, explica B. Franklin Pugh, director del estudio. “Esta maquinaria se asocia a la ARN polimerasa, que sirve para fabricar el ARN, que a su vez sirve para fabricar proteínas”, añade.

Pugh y su colaborador, Bryan Venters, analizaron cuántas de esas máquinas iniciadoras estaban presentes en la célula, y se encontraron con la cifra de 160.000, sorprendente si se tiene en cuenta que la célula solo posee 30.000 genes. “Este hallazgo es aún más notable por el hecho de que menos de 10.000 de estas máquinas estaban realmente situadas en los lugares correctos de los genes. Dado que la mayoría de los genes están inactivos en la célula, se entiende por qué no tienen máquinas iniciadoras”, razona Pugh.

 


Solo una pequeña parte del ADN es capaz de codificar proteínas. Penn State University


Así, sobran 150.000 máquinas iniciadoras que aparentemente no participan en la producción de proteínas. ¿Por qué la célula iba a realizar semejante esfuerzo en vano? Parece evidente que muchas de esas máquinas deberían intervenir en la producción de ARN no codificante. De hecho, los científicos descubrieron que “estas máquinas iniciadoras no asociadas a genes estaban claramente activas, ya que estaban fabricando ARN”, señala Pugh. Además, según publican los investigadores en la revista Nature, estas máquinas iniciadoras “oscuras” reconocen las mismas secuencias de ADN que las situadas en los genes, lo que indica que están desempeñando alguna función concreta.

“Ahora al menos sabemos que esos ARN oscuros son reales, y no solo ruido o basura. Por supuesto, el próximo paso es responder a la pregunta: ¿qué es lo que hacen en realidad?”, concluye Pugh. Pero mientras llega la respuesta, el científico ya sugiere una pista. Algunas enfermedades hereditarias se deben a mutaciones en los genes que alteran o inutilizan la función de las proteínas codificadas en dichos genes. Por el contrario, para otras de esas dolencias se han detectado mutaciones en regiones oscuras que no codifican proteínas, y lo mismo ocurre con muchos rasgos genéticos que pasan de padres a hijos y para los que no se ha detectado un gen individual claramente responsable. Pugh piensa que el camino está en esos ARN oscuros: “Es difícil esclarecer el origen de una enfermedad cuando la mutación reside en una región del genoma sin función conocida. Pero si esas regiones producen ARN, entonces estamos un paso más cerca de entender esa enfermedad”.
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