Los “virus informáticos” del ADN

La noticia de la semana, la publicación de los resultados del proyecto de la Enciclopedia de Elementos de ADN (ENCODE) me ha provocado un revoltijo mental en todo lo que yo creía que sabía sobre el ADN. Ahora mismo creo que lo que llaman “ADN basura” (junk DNA) debería llamarse “ADN confuso” o “ADN desordenado” (clutter DNA); incluso, sin ánimo de resultar malsonante, yo lo llamaría “clutterfuck DNA.” Gran parte del ADN está compuesto de transposones, trozos de ADN que actúan como “virus informáticos” capaces de moverse y de copiarse a sí mismos. Gran parte de la “actividad bioquímica específica” observada por el proyecto ENCODE podría ser resultado de la actividad de estos “virus informáticos” que plagan nuestro genoma como el “spam” lo hace en nuestro correo electrónico. Te recomiendo leer Sean Eddy, “ENCODE says what?,” Cryptogenomicon, September 8th, 2012. Sobre los errores que yo mismo en este blog y gran parte de los medios hemos cometido a la hora de interpretar los resultados de ENCODE también recomiendo Mike White, “ENCODE Media FAIL (or, Where’s the Null Hypothesis?),” The Finch & Pea’s, 6 September 2012.

Todo experimento científico tiene que basarse en una hipótesis nula. Qué pasaría si se aplicara la tecnología de ENCODE a un genoma sintetizado al azar, pongamos que sea un cromosoma de unos cien millones de bases de ADN obtenido con un generador de números aleatorios. ¿Cuántos elementos de este ADN serían transcritos? ¿A cuántos de estos elementos se uniría alguna proteína? ¿Cuántos se comportarían como marcas en la cromatina? ¿Cuántas “funciones bioquímicas” en el sentido utilizado por el proyecto ENCODE serían incluidas en la “wikipedia del ADN”?

Me explico. En casa tienes dos tipos de “basura” bien diferenciadas; por un lado, ese revoltijo de objetos que una vez te fueron útiles, pero ahora no lo son, que guardas porque te traen recuerdos o simplemente por que sí; y por otro lado, las cosas que deseas desechar, que consideras desperdicios que dentro de unas horas acabarán en la bolsa de basura y en el contenedor de basura de la esquina. En ciertas ocasiones ambos tipos de “basura” se encuentran a tu alrededor, incluso pueden llegar a confundirse.

El tamaño no siempre importa, al menos respecto al ADN. Dos especies similares evolutivamente pueden tener genomas de tamaño muy diferente. La diferencia está en la cantidad de transposiciones que contienen. Los transposones, como ilustra el vídeo que abre esta entrada, son elementos o trozos de ADN que actúan como “virus informáticos” moviéndose por el resto del ADN, copiándose a sí mismos, dentro del genoma del huésped. Barbara McClintock recibió el Nobel de Fisiología o Medicina en 1983 por su descubrimiento.

Sean Eddy nos recuerda que casi el 10% del genoma humano está compuesto por casi un millón de copias del transposón Alu, que contiene unas 300 bases. Estos transposones están relacionados con ciertos virus y se cree que son parásitos del ADN. Se infiltran en el genoma, se reproducen, se multiplican, se difunden, y acaban muriendo, mutando o decayando, dejando como rastro del pasado ciertas secuencias de bases. En general, los Alu saltan de un lugar a otro dentro de la parte no codificante del ADN que podemos llamar “ADN basura” y, que se sepa, no tiene ningún efecto apreciable sobre nosotros. Algunos animales, como las salamandras, tiene su ADN repleto de transposones, por ello su longitud es unas diez mayor que la nuestra.

¿Cuánto ADN humano está anotado como transposones? Más o menos el 50%. ¿Podemos llamar a este 50% como “ADN basura”? Obviamente, tiene “funciones bioquímicas” o “actividad bioquímica específica,” pero podemos prescindir de ello sin afectar a la biología de nuestras células, por lo que podemos decir que no tiene “función biológica.” ¿Pero seguro que los transposones no tienen “función biológica” alguna? Bueno, hay excepciones que confirman la regla, pero los datos de ENCODE no permiten afirmar (al menos todavía) que así ocurra con la mayoría de ellos.

Lo que hay que tener claro es que solo el 1% del ADN codifica proteínas (son genes en sentido estricto), que entre el 1-4% no codificante actúa como regulador de la expresión de los genes, y que entre el 40-50% son transposones a los que podríamos llamar “ADN basura.” El ADN restante, entre el 40-50% todavía no se sabe muy bien qué papel juega o si tienen alguna “función” específica. El objetivo del proyecto ENCODE es aclararlo, pero los resultados publicados hasta ahora son un primer paso y no se puede afirmar que el término “función bioquímica” implica un cambio en el fenotipo o una “función biológica” en sentido estricto.

Hay una gran diferencia entre los dos tipos de “basura” que tienes en tu casa, la que acabará como desperdicio y la que atesorarás por mucho tiempo. Esta última puede que un día acabe como desperdicio, o puede que le encuentres alguna utilidad práctica. Gran parte del “ADN basura” puede ser de este segundo tipo y quizás la evolución acabe dándole una “función biológica” algún día.

6 Comentarios

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emulenewsemulenews

Brevemente, para un biólogo, un virus informático funciona como un trasposón: se trata de un pequeño trozo de software que se inserta en un software mucho mayor; no tiene capacidad para autorreplicarse, pero se aprovecha del uso (humano) del software en el que está insertado para replicarse, moverse, infectar otros software, e incluso abandonar el software infectado de forma original para no dejar rastro una vez infecta a otros.

danieldaniel

Aquí se explica cómo funciona el ADN no codificante y los tipos que hay:
http://www.unav.es/ocw/genetica/tema-1-3.html
Es anterior a la publicación de ENCODE pero ya dice que “Se acabó el mito del “ADN basura” ”
Recomiendo ver los vídeos que se incluyen en esa página:
http://www.unav.es/genetica/GMH/1_9.swf
http://www.unav.es/genetica/GMH/1_10.swf
El artículo que me llevó a esa página:
http://a100ciacierta.com/2012/09/07/...del-genoma/
Añado más texto interesante del apartado “Función de los elementos transponibles” del Suzuki:
“Hay evidencias de que las reorganizaciones mediadas por los elementos transponibles pueden haber desempeñado una función importante en la formación de los genomas de diferentes organismos, así como de que han contribuido a la aparición de nuevas funciones mediante la estimulación de duplicaciones de genes.”

planck

El beneficio potencial del proyecto ENCODE es incalculable, se trata de una vez desentrañado el código fuente del “programa” que produce un ser humano averiguar que hace cada parte del programa y desentrañar la utilidad de partes que creiamos inútiles. ¿Cuanto vale la cura del cáncer? ¿Y del Alzheimer? ¿Cuanto vale conocer como funciona el cuerpo humano y como ha evolucionado?
Esto recuerda en cierto modo a los avances en física fundamental o en matemáticas: al principio el valor parece solo teórico pero con el tiempo las aplicaciones prácticas son innumerables.
De momento creo que lo gastado por el proyecto a fecha de hoy asciende a 130 millones de $ que es el precio de 2 F-18 ¿De verdad alguien puede pensar que este gasto es descabellado? Realmente se puede decir que es hasta ridículo comparado con el absurdo despilfarro de recursos que impera en todos los niveles de las administraciones estatales. Lo triste es que muchos gestores de los recursos solo sabrán valorar los avances científicos cuando estén en una sala de paliativos víctimas de una enfermedad grave, enfermedad que podría haber sido erradicada años atrás.

danieldaniel

Francis, no se de dónde has sacado la información sobre los transposones, pero te copio del Suzuki (2002). El Suzuki es un libro de referencia en Genética:
Función de los elementos transponibles
“Los elementos transponibles desempeñan una función en la biología de los organismos. Causan mutaciones por su inserción en los genes y afectan a la regulación de éstos cuando se insertan cerca de los promotores. Así mismo, proporcionan sustratos para las reorganizaciones genéticas y, de esta manera, actúan como agentes de la evolución de los genomas [ ], más de la mitad de las mutaciones espontáneas que se producen en Drosophila resultan de la inserción de elementos transponibles.”
Por otra parte la cantidad de DNA (pares de bases o pb) de un genoma haploide se denomina Valor C, y presenta paradojas:
http://www.ucm.es/info/genetica/grup....htm#valorc
– Existe gran variación entre especies cuya complejidad no varía mucho, por ejemplo el grupo de los anfibios.
– Especies muy relacionadas difieren hasta 10 veces en contenido de DNA

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