Descubren que el llamado "ADN basura" es esencial para el funcionamiento de los genes

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• En 2003, el Proyecto Genoma Humano concluyó que solo el 2% eran genes
• ENCODE descubre ahora que hasta el 80% del genoma cumple una función
• El "ADN basura" es un gran panel de interruptores que regula los genes
• Permitirá avances en la compresión de algunas enfermedades

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Ampliar fotoEwan Birney (i), coordinador del proyecto ENCODE (Enciclopedia de los Elementos del ADN); Tim Hubbard (c), investigador del Wellcome Trust Sanger Institute, y el catalán Roderic Guigó (d), coordinador del programa de Bioinformática y Genómica del Centro de Regulación Genómica de Barcelona.EFE/CRISTINA GALLARDO

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RTVE.es / AGENCIAS 05.09.2012Más de 400 científicos de todo el mundo han dado un "gran paso" en la comprensión del funcionamiento del genoma humano. Un equipo de investigadores biomédicos del proyecto ENCODE, entre ellos varios españoles, ha descubierto que la mayoría de lo que ahora se conocía como "ADN basura" es, en realidad, información útil e importante. De hecho, es esencial para que los genes humanos funcionen ya que regula su actividad.
Estos científicos han presentado este jueves en Londres los resultados de más de un millar y medio de experimentos para interpretar el ADN que se han publicado simultáneamente en tres revistas científicas, la británica Nature, y las estadounidensesGenome Research y Genome Biology.
En 2003, el Proyecto Genoma Humano logró secuenciar el ADN de los seres humanos, mostrando que solo el 2% de nuestro genoma contenía genes, que son las instrucciones para hacer proteínas.
Ahora, con el mapa descrito por ENCODE, se concluye que cerca del 80% del genoma está activamente haciendo algo, es decir, contiene elementos relacionados con algún tipo de función bioquímica, hasta un total de 120 funciones diferentes.
Estos hallazgos son fruto del proyecto ENCODE (Enciclopedia de los Elementos del ADN), la investigación de mayor envergadura que en la actualidad se está llevando a cabo en el campo de la genómica. Es un consorcio público y abierto a la investigación impulsado por el National Human Genome Research Institute de EE.UU. Su objetivo es identificar todos los elementos funcionales de la secuencia del genoma humano.
"Este es uno de esos grandes pasos que transforman nuestra comprensión de la genética", afirmó Ewan Birney, coordinador del proyecto e investigador del Instituto Europeo de Bioinformáticos de Hinxton (Cambridgeshire, este de Inglaterra), en una rueda de prensa celebrada en el Museo de Ciencia de Londres, recoge la agencia Efe.
Los genes funcionan gracias al "ADN basura"

Este equipo de investigadores ha descubierto que sin el hasta ahora conocido como "ADN basura", que en realidad es un gran panel de control con millones de interruptores que regulan la actividad de los genes, estos no funcionarían, informa Servimedia.
El ENCODE ha presentado ahora "un mapa detallado de la función del genoma que identifica cuatro millones de interruptores de genes". El coordinador del proyecto, Ean Birney, del European Bioinformatics Institute, ha señalado que "nuestro genoma solo funciona gracias a los interruptores, millones de lugares que determinan sin un gen se enciende o se apaga".
Sin estos millones de interruptores que regulan la actividad de nuestros genes estos no funcionarían y aparecerían enfermedades.
"El Proyecto Genoma Humano mostró que sólo el 2% de nuestro genoma contiene genes, que son las instrucciones para hacer proteínas. Con el mapa de Encode, podemos ver que cerca del 80% del genoma está activamente haciendo algo. Hemos encontrado que una gran parte del genoma -de hecho, una cantidad sorprendente- está implicada en controlar cuándo y dónde se producen las proteínas más allá de simplemente fabricarlas", señala Birney.
El coordinador del proyecto señala que "estos descubrimientos nos ofrecen el conocimiento que necesitamos para mirar más allá de la estructura lineal del genoma y ver cómo toda la red está conectada. Tan importante es saber dónde están ubicados ciertos genes como también qué secuencias los controlan".
Esta información ha ayudado a los científicos a entender mejor cómo se regula la expresión de los genes, qué factores determinan que las proteínas se produzcan en las células apropiadas y en el momento adecuado, y permitirá nuevos avances en la comprensión de dolencias como la enfermedad de Crohn (del sistema inmunológico, de origen desconocido).
Inversión de 147 millones de euros

La investigación, que cuenta con una inversión de más de 185 millones de dólares (146,6 millones de euros), recoge el relevo del Proyecto Genoma Humano que hace más de una década logró secuenciar el ADN de los seres humanos.
Desde 2003, el Proyecto ENCODE intenta dilucidar los entresijos del ADN secuenciado y crear un catálogo con todos los elementos funcionales que contiene el genoma, que cuando se mezclan constituyen la información necesaria para formar todos los tipos de células y órganos del cuerpo humano.
A día de hoy, ENCODE ha recolectado tantos elementos que si se imprimiesen sobre un mural, este mediría hasta 16 metros de alto y 30 kilómetros de largo, y que, en términos de capacidad, suman cerca de 15 terabytes de información en bruto, un "auténtico festín de datos genéticos", disponibles públicamente en internet.
Más de 442 científicos, 22 españoles

El proyecto corre a cargo de un consorcio internacional que aúna los esfuerzos de 442 científicos -22 de ellos españoles-, procedentes de 32 laboratorios del Reino Unido, Estados Unidos, España, Singapur, Japón y Suiza, que han llevado a cabo un total de 1.649 experimentos con 147 tipos de células.


Entre esos científicos, destaca el catalán Roderic Guigó, coordinador del programa de Bioinformática y Genómica del Centro de Regulación Genómica y profesor en la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, quien ha liderado el grupo de análisis de ARN de ENCODE.
"Sabíamos que había mutaciones en el ADN que estaban asociadas con enfermedades, pero no sabíamos por qué. Ahora sabemos que posiblemente una de las razones sea porque ocurren en alguno de estos interruptores o regiones reguladoras, de las que antes desconocíamos su existencia", ha explicado en una entrevista con Efe Guigó, quien considera que ENCODE ha cambiado el concepto de gen.
"Hasta ahora veíamos el ADN como un collar de perlas en el que cada perla era un gen. Ahora vemos que esta definición es un poco simplista, porque hay genes que se superponen los unos a los otros y que las fronteras no están bien definidas", ha añadido Guigó.

http://www.rtve.es/noticias/20120905...e/561658.shtml

El artículo tiene un video, pinchando el link se puede ver.
Constituye un primer paso para generar una multiplicación de investigaciones sobre enfermedades.

Y aclaraciones, y pinzas:

FAQ: El Proyecto ENCODE y el supuesto fin del ADN basura

Marchando otra de titulares "discutibles":

• El "ADN basura" tiene un propósito según revela un nuevo mapa del genoma humano (CBC News)
• El estudio Encode demuele la teoría del "ADN basura" (Wired, The Independent)
• El concepto del "ADN basura" demolido por un nuevo análisis del genoma humano (The Washington Post)
• El ADN basura, demolido (The Wall Street Journal)
• No existe ADN basura (QUO)
• El ADN basura es esencial para el funcionamiento del genoma humano (Expansión)

En realidad está muy bien probada la existencia de grandes cantidades de ADN basura en los genomas de los seres vivos de todo tipo (hasta en las bacterias). Los trabajos recién publicados a los que se hace referencia en esas noticias no han tirado por tierra este "concepto" del ADN basura, ni sus autores lo han afirmado en esos trabajos. Comencemos el FAQ*

¿Qué es el ADN basura?
Aunque no hay una definición perfectamente consensuada, en general se entiende que el ADN basura es aquel que no tiene ninguna función biológica, que existe en el genoma sin aportar características ventajosas o útiles al organismo portador, y cuya acumulación es tolerada hasta cierto punto. Puede incluir, por ejemplo, restos de antiguos genes que se han degradado o restos de secuencias de origen "parasitario" (inserciones de virus, transposones defectivos, etc.).

¿Cuánto ADN basura hay?
En el genoma humano, algo más del 50% consiste en transposones defectivos y pseudogenes que claramente son basura. Éste sería probablemente un mínimo; el porcentaje real bien podría llegar hasta el 90%, pero esto es controvertido. En una bacteria como la del tifus, laRickettsia, el 24% de su genoma consiste en pseudogenes (antiguos genes que se han degradado) y ADN no codificante que se comporta evolutivamente como ADN basura.

¿Es lo mismo ADN basura que ADN no codificante?
No. El ADN no codificante es toda secuencia de ADN que no codifica (no sirve para especificar) la secuencia de una proteína. A veces se dice que es el ADN que no consiste en genes (aunque podríamos discutir durante horas la definición de gen). Se sabe desde hace mucho tiempo que el ADN no codificante puede tener diversas funciones, como por ejemplo regular la producción de las proteínas. Es un error llamar "ADN basura" a todo el ADN no codificante, o en general a las secuencias que no conocemos bien. Sin embargo, está bien probado que gran parte del ADN no codificante es realmente ADN basura.

¿Es lo mismo ADN basura (junk DNA) que ADN oscuro (Dark DNA Matter)?
Tampoco, exactamente. Por lo general esta expresión se refiere a esas grandes regiones del genoma cuya función, si es que tienen alguna, se desconoce. Incluiría por tanto al ADN basura real.

¿La expresión "ADN basura" es científica o solo se usan en el periodismo y la divulgación?
Es una expresión genuinamente científica (se debe al gran genetista evolutivo Susumu Ohno). Sin embargo hay bastantes científicos que no quieren usarla porque piensan que da lugar a malentendidos. La escriben entrecomillada o la reservan para las discusiones menos formales. Otros investigadores la emplean sin complejos y la podemos encontrar en varios artículos especializados.

¿No será que el ADN basura tiene una función, pero no la conocemos?
Partiendo de la teoría evolutiva y del conocimiento acumulado hasta ahora sobre genética y genómica, parece muy improbable (por no decir imposible) que todo el ADN tenga una función, porque eso implicaría que existe un mecanismo misterioso que inmediatamente le "encuentra" una utilidad a todas y cada una de las secuencias que se desactivan por mutaciones o que aparecen como consecuencia de transposiciones e infecciones. También es prácticamente imposible que la selección natural elimine cualquier secuencia inútil que aparezca en un genoma, ya que su coste energético y por tanto su influencia en el número de hijos del individuo va a ser despreciable (especialmente en un ser vivo tan enorme como un humano). Solo cuando la acumulación de estas secuencias "se sale de madre" y comienza a suponer una desventaja, la selección natural empezará a "sacar la basura". Estos argumentos teóricos, y otros más largos y difíciles de explicar, hacen inevitable la existencia del ADN sin función en los genomas, especialmente en los genomas grandes. Pero además, experimentalmente se comprueba que hay secuencias que evolucionan como cabría esperar si no tuvieran función y resultaran "invisibles" a la selección natural.

Pero ¿Y si su función es simplemente estar ahí, de relleno, para dar estabilidad al cromosoma o algo así?
Ésa es una hipótesis muy interesante y me parece que aún se está sometiendo a prueba. Se puede considerar que, en ese caso, el ADN basura no sería estrictamente basura. Su secuencia estaría libre para evolucionar "basurilmente" pero se conservaría, más o menos, su cantidad. Modificar la secuencia al azar no tendría consecuencias, pero eliminar ese ADN conllevaría problemas serios para el organismo. Las pruebas que yo conozco van predominantemente en contra de esa hipótesis del "ADN basura estructural" (ejemplos para los más entendidos:1, 2).

Pero yo he leído varias veces que se han encontrado funciones a lo que antes se consideraba ADN basura.
En mi opinión el error ahí ha consistido en considerar ADN basura "por defecto" a una secuencia sin haberla estudiado bien primero.

¿Por qué los medios están diciendo que unos estudios han demolido la teoría del ADN basura?
Porque se ha producido un gran malentendido y han metido la pata tantocientíficos como divulgadores. Los trabajos del proyecto ENCODE concluyen que el 80% del genoma humano (y quizá más) tiene lo que han llamado funcionalidad bioquímica específica. Este concepto se ha confundido con el de "función biológica" y por tanto se ha pensado erróneamente que refutaba la existencia de una gran cantidad de ADN basura.

¿Qué es ENCODE?
ENCODE significa Encyclopedia Of DNA Elements. Es un gigantesco proyecto científico internacional que busca, en palabras de Ed Yong, catalogar cada letra del genoma humano que "hace algo". ENCODE acaba de producir treinta artículos que se han publicado en diversas revistas científicas, incluida la ínclita Nature.

¿Qué significa que una secuencia de ADN tenga "funcionalidad bioquímica específica"?
Según lo que he entendido, los científicos del ENCODE quieren decir con eso que la secuencia, al menos en alguno de los tipos de células las que han investigado, está desplegada y expuesta, o que muestra indicios de que está siendo transcrita (produciéndose ARN), o bien que hay proteínas que están adheriéndose a esa secuencia.

¿No implica esa "funcionalidad bioquímica específica" que esa secuencia de ADN está haciendo algo útil y por tanto no es basura?
No. Toda esa actividad podría ser inútil, irrelevante e incluso contraproducente para la célula.

¿Pero no es más lógico que el ADN basura no haga nada?
El ADN no hace "nada" por sí solo, ni siquiera cuando no es basura. Son las proteínas y otras moléculas de la maquinaria celular quienes reconocen secuencias, se pegan a ellas, despliegan o empaquetan zonas del ADN, transcriben las secuencias, etc. Una proteína reguladora puede estar pegándose a una secuencia basura porque ésta se parece a la de una secuencia "util", por ejemplo.

¿Han dicho los científicos del ENCODE que la "funcionalidad bioquímica" de una secuencia implica función o utilidad o ventaja para el organismo?
Que yo sepa, no.

¿Han dicho los científicos del ENCODE que sus hallazgos refutan la existencia del ADN basura?
Creo que no, aunque no descarto que lo hayan dicho en entrevistas. Ni siquiera encuentro la palabra junk en los trabajos de libre acceso publicados en Nature.

¿Entonces todo se debe simplemente a una confusión de tipo terminológico?
El concepto bioquímico de "función" es muy distinto al biológico, pero probablemente hay bastante más miga en este asunto. Hay mucha gente que, psicológicamente (dejando a un lado si conoce o no las pruebas científicas) parece molestarle el concepto de ADN basura. Resulta más atractiva para la mente la idea de funciones y mecanismos desconocidos aún por descubrir, que la idea de unas secuencias inútiles acumulándose sin control en un sistema tan "maravilloso" como es la célula. Yo he conocido a muchos biólogos que niegan tajantemente la existencia del ADN basura por motivos puramente filosóficos.

¿Por qué este malentendido es nefasto para la lucha contra el creacionismo?
Porque los creacionistas niegan la existencia del ADN basura ya que, según ellos Dios, ha diseñado los sistemas biológicos, y no es digno de Dios ponerse a crear basura en el genoma. Los creacionistas llevan años publicando artículos tóxicos y desinformativos sobre la investigación del ADN no codificante. Los titulares del principio de este post suponen un triunfo estratégico para ellos.

¿Hay alguien que también se haya quejado del malentendido?
Sí, especialmente Lawrence Moran, autor de Sandwalk, que lleva ya unos cuantos posts sobre el tema (en el primero se le nota bastante cabreado).
En Twitter también ha surgido mucho escepticismo, por ejemplo PZ Myers, de Pharyngula: "ENCODE basically calls *any* molecular interaction with DNA functional. It's intensely circular"

¿Y no será que el malentendido lo tienes tú y otros, y que estáis equivocados en todo este asunto?
¡Por supuesto, siempre! Es perfectamente posible y estoy encantado de leer tus argumentos :o)

________________
*FAQ significa Fervientes Admiradores de la Quimiolitotrofía

http://paleofreak.blogalia.com/historias/72361

[floyd-lp]

Soy yo que estoy quemado o en ningún momento aclara mediante que mecanismos este adn no codificante actuaría en la expresión génica?.


Hasta ahora, tengo entendido que buena parte del ADN no codificante tiene función estructural como el de los centrómeros y los telómeros, y algún posible papel en la metilación y protección de segmentos codificantes


No entiendo si se refieren a eso o encontraron una nueva y terrible propiedad al adn que no se sabe para que sirve

[sinaptogenesiss]

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[lucas_079]

Excelente, la otra vez en la facu una profe comentaba sobre estas teorias.