El código genético viene determinado por el orden que ocupan las bases adenina, timina, guanina y citosina en la escalera de ADN. Cada sección de esta escalera tiene una secuencia única de pares de bases. Como un gen no es más que una de estas secciones, posee también una secuencia única, que puede utilizarse para diferenciar unos genes de otros y fijar su posición en el cromosoma.
El Proyecto Genoma Humano, que surgió de una serie de conferencias científicas celebradas entre 1985 y 1987, fue impulsado por la empresa Celera Genomics, fundada por Craig Venter, y el consorcio liderado por Francis Collins, John Sulston, Jean Weissenbach, y Hamilton Smith. En abril de 2003 se completó la secuenciación del genoma humano. Los datos obtenidos a partir de la secuenciación y cartografiado ayudarán a relacionar enfermedades hereditarias con genes concretos situados en lugares precisos de los cromosomas. Esto podría revolucionar el tratamiento y prevención de numerosas enfermedades, ya que penetrará en los procesos bioquímicos básicos que las sustentan.
14.2 Cartografía y secuenciación
Hay dos principales técnicas de cartografía genética: ligamiento y cartografía física. Ambos tipos utilizan marcadores genéticos, que son características físicas o moleculares detectables que se diferencian entre los individuos y se transmiten por herencia.
La cartografía mediante ligamiento identifica el orden de genes a lo largo del cromosoma. Se desarrolló a partir de los trabajos de Morgan: al observar que determinadas características se heredaban unidas en numerosas generaciones de moscas de la fruta (Drosophila melanogaster), concluyó que estos rasgos debían estar asociados con genes próximos en el cromosoma; basándose en sus investigaciones, Morgan elaboró un mapa que recogía el orden relativo de esos genes. Con este método, se pueden realizar mapas de ligamiento humanos, siguiendo las pautas hereditarias de familias numerosas a lo largo de muchas generaciones.
La cartografía física determina la distancia real entre genes dentro de los cromosomas. Las técnicas más precisas combinan robótica, uso de láser e informática para medir la distancia entre marcadores genéticos. Primero se extrae ADN de los cromosomas, se rompe aleatoriamente en numerosos fragmentos, que se clonan muchas veces para analizar en las copias obtenidas la presencia o ausencia de marcas genéticas específicas distintivas. Los clones que comparten varias marcas proceden de segmentos solapados del cromosoma. Las regiones de solapamiento de los clones pueden compararse para determinar el orden global de las marcas a lo largo del cromosoma y la secuencia exacta que ocupan inicialmente los segmentos de ADN clonados.
Para determinar la secuencia real de nucleótidos hacen falta mapas físicos detallados que recojan el orden exacto de las piezas clonadas del cromosoma. En el Proyecto Genoma Humano se ha utilizado el método de secuenciación, desarrollado por Sanger, que consiste en replicar piezas específicas de ADN y modificarlas de modo que terminen en una forma fluorescente de uno de los cuatro nucleótidos. Los secuenciadores automáticos de ADN, diseñados por el estadounidense Leroy E. Hood, detectan con un haz de láser el nucleótido modificado al extremo de una de las cadenas, y así determina el número exacto de nucleótidos. A continuación se combina esta información en un ordenador para reconstruir la secuencia de pares de bases de la molécula original de ADN.
14.3 Las nuevas tendencias
Venter y Smith desarrollaron una metodología denominada shotgun, que determina el orden de genes a lo largo del cromosoma, prescindiendo de la laboriosa fase de cartografiado. Esta técnica consiste en cortar el ADN en muchos fragmentos que se secuencian por separado. Posteriormente, y con ayuda de potentes computadoras, se va ordenando los fragmentos hasta completar la secuencia.
Se ha desarrollado un nuevo campo de investigación, la bioinformática. Los investigadores de bioinformática han publicado en Internet los datos del genoma humano, a disposición de científicos del mundo. La información de secuenciación del ADN se encuentra en bases de datos públicas, como GenBank del NIH (Institutos Nacionales de Salud, USA), Base de Datos de Secuencias de Nucleótidos del Laboratorio Europeo de Biología Molecular y DNA Databank de Japón.
Con la secuencia del genoma completa, los científicos están dirigiendo su atención al estudio de las proteínas codificadas por los genes. Esta nueva disciplina ha recibido el nombre de proteómica, y se encarga del análisis y caracterización del proteoma (el conjunto de las proteínas expresadas por un genoma). En julio de 2001 se publicó la secuencia completa del proteoma de la levadura Saccharomyces cerevisiae, cuyo genoma fue uno de los primeros secuenciados.
Referencias
De entre las varias fuentes de información consultadas para la elaboración de este recopilatorio, cito a enciclopedias como Encarta, Santillana, y autores como Solomon, Berg, Martin, Fajardo, Torres, Biggs, Kapicka, Lundgren, y, de manera especial, a Audesirk y Byers. Sin el aporte investigativo de sus textos no hubiese sido posible realizar esta labor. ¡Para todos ellos mi perpetua gratitud!
Autor:
Allan Alvarado Aguayo, MSc
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