Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Caen los dogmas genéticos

Caen los dogmas genéticos

Jacques Monod, el que fue gran biólogo francés, conocido por el gran público por su libro "El azar y la necesidad" y premio Nobel de Medicina junto a su compatriota Jacob, escribió que "lo que vale para Escherichia coli vale también para el elefante". Era una forma de expresar la idea general de la gran unidad bioquímica de la materia viva, que otro premio Nobel de origen húngaro, bastantes años antes había plasmado con la frase "Desde el punto de vista bioquímico no existen grandes diferencias entre una col y un Rey". Con ello, estas grandes personalidades científicas querían insistir en gran semejanza, en la casi identidad de los grandes procesos biológicos, a lo largo de toda la escala evolutiva.

Si hoy viviesen ambos científicos lo más probable es que renunciasen a la paternidad de esas frases tan ingeniosas a favor de la exactitud científica, sobre todo en lo referente al flujo de la información genética y su control. En los últimos años están apareciendo continuas novedades que obligan a revisar las doctrinas establecidas y hacen tambalearse los dogmas hasta ahora aceptados.

DOGMAS. Coincidente con la época del establecimiento por Watson y Crack de la estructura de la doble hélice para la estructura del ADN ácido desoxirribonucleico, nuestro material genético, del que están formados nuestros genes, se estableció lo que se calificó como dogma biológico, que cualquier lector con conocimientos básicos de biología conoce bien: 1. La información genética hereditaria, organizada en forma de genes, se encuentra codificada en el ADN mediante largas secuencias en las que participan 4 bases (letras); 2. La transcripción de esa información se realiza a través de unas moléculas auxiliares e intermediarias de ARN (ácido desoxirribonucleico) mensajero cuya secuencia es complementaria al del correspondiente ADN; 3. A su vez, esta información transcrita se traduce como secuencias específicas de aminoácidos, en forma de proteínas, de modo que tripletes de letras (codones) codifican para cada aminoácido; 4. De ahí la que, durante bastantes años, fue insistida como establecida correspondencia entre un gen y una proteína; 5. Las proteínas serían las ejecutoras biológicas de los procesos y también los reguladores genéticos de los mismos.

Aunque podemos seguir aceptando la línea general argumental de esa exposición, sin embargo, las matizaciones y excepciones se ha ido sumando incansablemente en los últimos años, de modo que ya no podemos hablar de un dogma o unos dogmas incuestionables.

EXCEPCIONES. En estas páginas ya nos hemos ocupado de algunos de estos temas (pueden consultarse en el canal Ciencia y salud de la versión en Internet de La verdad: www.laverdad.es). Así, la transcripción informativa, en ocasiones, es inversa, es decir va desde el ARN al ADN no desde el ADN al ARN. Se pueden heredar no solo la información genética como tal sino modificaciones epigenéticas debidas a factores ambientales. No es sostenible la relación un gen = una proteína ya que, sobre todo en organismos complejos como el hombre, el número de genes es reducido, unos 30.000, mientras que el de proteínas es alto, centenares de miles o, incluso, millones de ellas. También existen nuevas formas de ARN hasta hace poco desconocidas y que juegan un papel importante en el control de los procesos genéticos.

La lista podría alargarse, pero pasaremos, brevemente, a comentar dos nuevos conceptos, relacionados entre sí, que no se corresponderían con los dogmas biológicos tal como se enunciaron: son el del ADN chatarra o basura y el del microARN.

Una de las relativas grandes sorpresas derivadas del Proyecto Genoma Humano fue que conforme aumenta la complejidad de los seres vivos no tiene lugar un incremento paralelo en el número de sus genes. Por otra parte, se comprobó que la inmensa mayor parte del genoma humano (más del 95%) está ocupado por secuencias que no codifican proteínas, por lo que inicialmente se le consideró a ese ADN como "chatarra" o "basura", un residuo evolutivo.

Una bacteria como E. coli posee unos 3000 genes, ciertos insectos unos 13500 y un gusanito muy primitivo, que solo posee unas 1000 células llega a tener 19000 genes, es decir, más de un 50% del número de genes humanos. Son cifras que parecen poco congruentes. Sin embargo, lo es más la relación entre ADN basura y complejidad. En los procariotas unicelulares, como las bacterias, el porcentaje de ADN no codificador de proteínas varía alrededor de la cifra del 15%, que va en aumento según se incrementa la complejidad de la especie: eucariotas unicelulares (40%), hongos y vegetales (70%), invertebrados (75%), cordados (80%), vertebrados (90%), humanos (más del 95%).

BASURA. Una buena parte del ADN "basura" en los seres superiores se corresponde a las porciones genéticas denominadas intrones. Un gen no es una unidad física continua, una porción definida del ADN total de un cromosoma. Más bien se le puede considerar como un concepto dinámico en el que participan porciones reguladoras y controladoras, que físicamente pueden estar alejadas del lugar principal. En este lugar principal unas ciertas porciones (los exones) son informativamente activos para la secuencia proteínica final e incrustados entre los exones se encuentran los intrones, parte de ese ADN "basura" no informativo de la proteína.

A partir del ADN genómico, en los seres superiores, se obtiene un ARN transcrito primario complementario que, mediante complejos procesos de corte y empalme, da lugar a un ARN exónico (con la información de todos los exones) y a ARN intrónicos. Las ideas e investigaciones actuales más novedosas indican que, aunque la función principal del ARN exónico es la de codificar proteínas, también puede dar lugar a ARN no codificadores con funciones poco conocidas de regulación y control. Y, aunque una parte del ARN intrónico procedente del ADN intrónico se pueda considerar basura y se degrade, lo importante es que esto no es general sino que tienen lugar los adecuados procesamientos que producen diversas formas de ARN, entre ellas los microARN que poseen protagonismos muy importantes en la regulación y control de la información genética. Estas posibilidades aparecieron evolutivamente en la rama de los eucariotas unicelulares posiblemente hace más de mil millones de años y no ocurrió así en eubacterias y arqueas.

Actualmente se piensa que el ADN basura, "intrónico" o intergénico es el origen de bastantes miembros de la nueva familia de ARN que se puede bautizar como ARNp (ARN pequeños), o micro ARN, con 21-26 nucleótidos de longitud), los cuáles pueden inducir el silenciamiento genético a través de su interacción con secuencias homólogas controlando la estabilidad y la traducción de los ARN mensajeros ya que pueden activar los mecanismos de degradación específicos de los ARN mensajeros así como inhibir su traducción en forma de proteínas. Pueden ser de diferentes tipos: ARNpi (interferencia), ARNpt (temporales), ARNpnc (no codificantes), etc.