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Discovery and handling of Genes. Connetions with Biology and Medicine
son elementos móviles que aparecen y desaparecen
millones de veces, o los miles de “cadáveres” de genes que
antes fueron funcionales a los que se llama
“pseudogenes”.
Sorprende también que nuestro genoma es en gran
medida no humano, ya que tiene intercalados fragmentos
de ADN que provienen de antiguos virus y que ahora
permanecen en gran medida silenciados. Según un estudio
publicado en 2016, entre el 40 y el 80 % del genoma
humano procede de alguna invasión viral arcáica. Fueron
genomas de retrovirus que infectaron células germinales
experimentando un proceso de transcripción inversa (44).
Uno de estos genes procedentes de virus ancestrales cuya
actividad parece ser muy importante es el gen Arc, que se
localiza en le cromosoma 8 humano y está presente
también en muchos vertebrados. Descubierto en 1995, este
gen codifica una proteína de origen viral asociada al
citoesqueleto (Activity-Regulated Cytoskeleton-associated
protein) (45) que tiene un papel esencial en la plasticidad
sináptica y en la formación y almacenamiento de la
memoria en el cerebro. Cuando se activa una sinapsis, el
gen Arc se activa y produce ARN que codifica la
correspondiente proteína, cuyo comportamiento es
semejante al de los virus cuando infectan las células
hospedadoras. Su alteración se ha relacionado con diversos
trastornos neurológicos, como el Alzhéimer o la
esquizofrenia (46).
Además del Proyecto Genoma Humano, actualmente
están en marcha otros proyectos genoma globales como el
Earth Microbiome Project, creado el año 2010 para
avanzar en el conocimiento de los principios que
gobiernan el mundo de las bacterias y las arqueas (47), o el una rana adulta regresar al estado embrionario? Debía de
Earth BioGenome Project, recientemente propuesto por
varios científicos liderados por Gene Robinson. En éste se
pretende secuenciar, catalogar y analizar los genomas de
todas las especies eucariotas, una tarea que según los
expertos se podrá completar en diez años con un
presupuesto de unos 3.800 millones de euros y que
requerirá una capacidad de almacenamiento digital de 200
petabytes (un PB equivale a 1015 bytes) (48).
2.14. Epigenética
El estudio de cómo afectan las señales ambientales al
genoma de una célula y al uso de sus genes fue
denominado epigenética (por encima de los genes) por el
embriólogo inglés Conrad Hal Waddington en su famoso
libro “The Waddington’s epigenetic landscape”,
publicado en 1957. Hoy día, este término hace referencia a
los fenotipos heredables que resultan de cambios en el
cromosoma sin alteraciones en la secuencia primaria de
ADN.
Los primeros experimentos de transplante de núcleos
se realizaron en anfibios debido a que los huevos
fecundados son de gran tamaño (1 a 2 mm) y la
embriogénesis ocurre fuera del cuerpo materno. En 1958,
el estudiante de postgrado John Bertrand Gurdon
descubrió que al reemplazar el núcleo de una célula del
ovocito de una rana por el de una célula madura del
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intestino de otra rana se desarrollaba un renacuajo normal.
En consecuencia, el óvulo no era más que un recipiente
para el genoma injertado de otra célula (49). Era la
primera clonación de un animal adulto y sus variaciones
pudieron generalizarse a otros animales, lo que condujo a
la famosa clonación de la oveja Dolly.
El experimento de Gurdon demostraba que el ADN de
la célula madura tiene toda la información necesaria para
desarrollar todas las células del un organismo y que
aunque las células somáticas estén especializadas, la
especialización es reversible. La técnica iniciada por
Gurdon se denominó transferencia nuclear de células
somáticas (somatic cell nuclear transfer, SNCT), y su
descubrimiento le valió para compartir con Shinya
Yamanaka el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de
2012 (Figura 14).
Figura 14. John Bertrand Gurdon y Shinya Yamanaka.
Actualmente, la transferencia nuclear está legalizada en
ciertos países y se aplica por ejemplo a las parejas en las
que la mujer tiene una mutación en un gen mitocondrial
importante. El núcleo de un óvulo de la madre fecundado
con el esperma del padre se extrae y se inyecta en un óvulo
enucleado de una donante que aporta las mitocrodias
“normales”. En consecuencia, ya existen “hijos de dos
madres y un padre”.
A Gurdon le intrigaba el alto porcentaje de fracasos
que se obtenía en los experimentos de transferencia del
núcleo de una célula del intestino de rana al ovocito
enucleado de otra. ¿Por qué le costaba tanto al genoma de
haber marcas epigenéticas que dificultaban este regreso.
En 1966 Mary Frances Lyon, una antigua alumna de
Waddington, visualizó por vez primera un cambio
epigenético en células de ratones. En sus experimentos de
tinción de cromosomas, todos los pares aparecían con
idéntica pigmentación menos el par de cromosomas XX de
todas las células en los animales hembra. En estas células,
uno de los dos cromosomas X estaba desactivado, su
secuencia de ADN era idéntica a la del otro cromasoma X
pero sus genes no producían ARN, por lo que todo el
cromosoma estaba “silencioso”. El proceso se denominó
lionización, un fenómeno estocástico que ocurre en la
embriogénesis temprana femenina para lograr una
compensación de dosis génica respecto a los varones. En
los mamíferos placentarios, la decisión de cuál de los
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