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1 de Mayo de 2019
Genética

Desenredar el genoma

Los nuevos descubrimientos sobre los lazos ancestrales del ADN nos revelan las claves de la regulación génica.

TRACI DABERKO

En síntesis

El autor y sus colaboradores han demostrado que el ADN del genoma humano forma unos 10.000 lazos en cada célula. Las células de los ratones y otros organismos presentan muchos de los mismos lazos.

Recientemente, el equipo ha descubierto cómo se forman los lazos. Los produce un mecanismo biológico que funciona de un modo muy parecido al de las hebillas deslizantes que se utilizan para ajustar la longitud de los tirantes de las mochilas.

Estos lazos parecen intervenir en la regulación de la actividad de los genes, aunque los nuevos hallazgos hacen pensar que podrían tener otro propósito todavía por descubrir.

Como me cuesta mucho hacerme una idea de algo tan pequeño como la estructura del genoma humano, prefiero imaginarlo un millón de veces más grande. Con este aumento, cada molécula de ADN (un cromosoma) tendrá el grosor de un tallarín. Así ampliados y colocados uno detrás de otro, los 46 cromosomas que componen el genoma de una célula abarcarían la distancia que separa Barcelona de Copenhague, aunque plegados cabrían en una estructura del tamaño de una casa (el núcleo de la célula). En conjunto, los 46 cromosomas contienen dos juegos de unos 20.000 genes en los que está codificado, letra a letra, un mensaje que le indica a la célula cómo fabricar una proteína concreta; a esta megaescala, un gen tendría la longitud de un coche.

Si mirásemos detenidamente en el interior del núcleo, veríamos el ADN en una continua agitación. Cuando era un doctorando, hace una década, me preguntaba mientras removía los tallarines de la cena cómo lograba el genoma, a diferencia de los tallarines, no enredarse en una maraña que le impidiera enviar esos mensajes genéticos tan decisivos.

En 2014, nuestro equipo de la Escuela de Medicina de Baylor, en Texas, contribuyó a dar respuesta a esa pregunta y añadió una pieza más a lo que cada vez estaba más aceptado: que la estructura del genoma dentro del núcleo distaba mucho de ser aleatoria. Junto con mis colaboradores Suhas Rao, Miriam Huntley y Adrian Sanborn descubrimos que, al plegarse, el genoma humano forma unos 10.000 lazos que obedecen a un código sencillo oculto en la propia secuencia del genoma. Se trata de estructuras ancestrales, porque muchos de ellos aparecen también en los ratones, como si fuera un legado que heredamos de un antepasado que vivió hace más de 60 millones de años. Esta larga persistencia hace pensar que resultan decisivos para la supervivencia.

Los lazos parecen ayudar a controlar la actividad de los genes. Todas las células tienen los mismos genes, pero si los perfiles de actividad no fueran distintos el cuerpo no podría existir, porque una célula cardíaca no sería diferente de una nerviosa. Desentrañar cómo se orquestan estos perfiles distintivos ha supuesto un auténtico rompecabezas. Hoy parece claro que los lazos sirven para controlar los perfiles de expresión, cual director de orquesta que dicta el momento y la cantidad en que se han de activar ciertos genes para modificar el funcionamiento de la célula.

A medida que sigamos explorando los lazos, esperamos conocer mejor la regulación génica y hallar las claves sobre el origen de numerosas enfermedades. Recientemente, entre varios investigadores hemos resuelto su formación: bailan un tango con elegancia para mantener el genoma a salvo de los enredos.

Un Facebook para el genoma
Mis cavilaciones sobre los enredos del ADN guardan relación con una cuestión más amplia: ¿cómo influye la organización tridimensional del ADN del núcleo sobre la actividad de los genes? Las pruebas acumuladas desde finales de los años 70 del siglo XX indican que, para activar los genes, se necesitan unos pequeños segmentos de ADN denominados potenciadores o intensificadores. Los biólogos también habían aprendido que, en una cadena de ADN, los potenciadores podían situarse muy lejos de los genes destinatarios. Para «encender» el interruptor de un gen (un tramo de ADN adyacente al gen, denominado promotor), la cadena tendría que plegarse sobre sí misma para acercar el potenciador al promotor. ¿Era correcta tal suposición? Me quedé cautivado por ese problema y pensé que solo había una manera de resolverlo: hallar todos los lazos.

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