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Actualidad científica

  • 18/10/2018 - Sordera

    ¿Restaurar la pérdida de audición?

    Experimentos realizados en ratones identifican una proteína cuya estimulación promovería la regeneración de las células sensoriales dañadas por el exceso de ruido o la edad.

  • 17/10/2018 - astronomía

    Pero ¿cómo se forman realmente los planetas?

    Como un coche que pesa el doble que el acero con que lo hicieron, los exoplanetas tienen una masa mucho mayor que el material del que surgen. Este nuevo hallazgo pone en entredicho las teorías de la formación planetaria.

  • 17/10/2018 - Comportamiento

    Por qué vivir en pareja engorda

    Los hábitos comunes que se adquieren durante la convivencia son los responsables del aumento de peso.

  • 16/10/2018 - astronomía

    Grandes penitentes de Europa

    Recuerdan a los nazarenos de una procesión, con sus ropas blancas y sus capirotes. Son unas agudas cuchillas de hielo que se juntan a cientos en neveros o campos de hielo. Y no las hay solo en la Tierra.

  • 16/10/2018 - Nutrición

    Aquello que comemos puede afectar a nuestros bisnietos

    En ratones, la sobrealimentación de los progenitores promovería la aparición de conductas de drogadicción e induciría cambios metabólicos característicos de la obesidad en sus descendientes. Los efectos se observarían a lo largo de tres generaciones.

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  • Diciembre 2016Nº 483
Libros

Reseña

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Biología de sistemas

Redes de interacción genética.

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SYSTEMS GENETICS
LINKING GENOTYPES AND PHENOTYPES
Dirigido por Florian Markowetz y Michael Boutros
Cambridge University Press, 2015

Los estudios de genética se ocupaban tradicionalmente de la herencia de determinados rasgos y sus fenotipos. Merced a los avances de métodos y técnicas podemos ahora diseccionar de manera cabal la arquitectura genética de caracteres complejos y cuantificar la interacción entre genes para conformar los fenotipos. A ese nuevo dominio de la biología se le denomina genética de sistemas. En su creación han intervenido expertos procedentes de diferentes disciplinas, de la ciencia de la computación a la genética cuantitativa. Y se ha trabajado sobre organismos modelo muy diversos: entre ellos, Saccharomyces cerevisiae, Drosophila melanogaster o los propios humanos. Desde la terminación del Proyecto Genoma Humano tenemos en nuestras manos el libro de la vida, pero, en su mayor parte, no sabemos cómo interpretarlo. Carecemos de un manual de instrucciones que nos ayude a desentrañar la gramática en que está escrito. En su ausencia, este libro nos acerca a la comprensión de cómo la información genética se integra, coordina y ensambla en sistemas.

La genética de sistemas es un campo emergente basado en viejos enfoques que se remontan a los trabajos pioneros del agustino Gregor Mendel, cuyos experimentos se centraron en la herencia de caracteres individuales y sus fenotipos; en concreto, en la influencia de alelos específicos sobre el color o el tamaño de los guisantes. Con el nuevo armamento disponible podemos desmadejar las redes moleculares, celulares y fisiológicas que se esconden tras la aparición de propiedades emergentes en los sistemas biológicos. En la labor habrá que combinar un análisis del genoma entero con muchos fenotipos cuantitativos, en el plano molecular y en cuanto organismo, en condiciones dispares y entornos diferentes. No se trata de ninguna utopía. En la levadura de la cerveza, por botón de muestra, se han medido transcriptos, proteínas, metabolitos y rasgos morfológicos de 22 cepas genéticamente distintas, con el fin de conocer mejor el espectro y la estructura de la diversidad fenotípica y las características que influyen en la capacidad de predicción de fenotipos.

¿Dónde reside el interés de la genética de sistemas? Muchos caracteres son complejos y no vienen determinados por un solo gen, sino que intervienen combinaciones de alelos. Para conocerlas se recurre a las interacciones genéticas, que dan cuenta también de la heredabilidad oculta. El ejemplo más sencillo de genética de sistemas sería la explicación del modo en que dos genes influyen sobre un solo fenotipo. Esta cuestión y el concepto de epistasis gozan de una larga tradición en genética. Para William Bateson, introductor del término epistasis, el fenómeno consistía en el enmascaramiento de un alelo por otro. En una definición estadística de epistasis, Fisher compara el fenotipo observado de un genotipo de dos loci con el fenotipo predicho por la simple suma de los efectos de los dos loci. Si la predicción del modelo aditivo difiere del fenotipo observado, entonces los dos loci son epistáticos.

Estos conceptos se establecieron hace cien años, décadas antes de que se supiera que la información genética se hallaba cifrada en el ADN. Hoy, la definición de interacción generaliza la dada por Fisher, y establece que los genes que interaccionan se identifican por un fenotipo inesperado cuando mutan simultáneamente, lo que no puede explicarse a partir del fenotipo combinado de los mutantes individuales. Las interacciones genéticas pueden considerarse negativas si el fenotipo del mutante combinado es más grave de lo esperado, o positivas, si el fenotipo es menos comprometido que el esperado. Las interacciones sintéticas letales constituyen un caso particular de interacciones genéticas negativas.

En los últimos decenios, la cantidad de información genética ha aumentado vertiginosamente. El primer genoma eucariota secuenciado fue el de S. cerevisiae, en 1995. Se ha determinado ya la secuencia del genoma humano. La técnica de micromatrices y otras nos han llevado a la identificación de variantes genéticas y a la capacidad de medir la actividad génica en todo el genoma. Las bibliotecas de deleción génica, interferencia de ARN y mutagénesis de transposones permiten la manipulación de todos los genes de un genoma. Ello significa que la epistasis puede medirse en estudios de asociación que abarquen el genoma entero. Por su lado, la microscopía de resolución, la resonancia magnética funcional y otras técnicas de formación de imágenes permiten medir fenotipos, incluso fenotipos intermedios (estado de la cromatina, modificación de las histonas y expresión génica). A modo de orientación, se ha descubierto en la levadura una parte sustancial de los posibles 18 millones de interacciones genéticas.

El advenimiento de las técnicas de secuenciación ha revolucionado nuestra comprensión y forma de estudiar los sistemas biológicos. Los proyectos de secuenciación del genoma entero se han completado ya en numerosas especies, permitiendo la identificación de la mayoría de los genes componentes del organismo en cuestión. Sin embargo, los fenotipos observados no pueden explicarse por los genes solamente, sino por la interacción que sus productos establecen bajo determinadas condiciones ambientales. Por consiguiente, es a través de esas redes de interacción (reguladora, metabólica, molecular o genética) como entenderemos mejor la relación entre genotipo y fenotipo, la complejidad y la evolución de los organismos, o las diferencias entre individuos de la misma especie.

Son varias las áreas donde la genética de sistemas encuentra porvenir. Los modelos reticulares ayudan a entender e interpretar la función de la genética y de la epigenética en la predisposición y etiología de las enfermedades. De hecho, ha comenzado la caracterización molecular de genomas de tumores, objetos ideales para los análisis de la genética de sistemas, pues abundan en genotipos, presentan diferentes fenotipos celulares, desarrollan una activa evolución clonal e interaccionan con el entorno del organismo y entre células. Tales interacciones influyen en el progreso y pronóstico de la enfermedad, metástasis incluidas.

 

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