Documento 957650

El Grupo de Biología Estructural Computacional y el nodo central del Instituto
Nacional de Bioinformática dirigidos ambos por el Dr. Alfonso Valencia en el
Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), liderando el trabajo de
la red europea BioSapiens, participan en los descubrimientos sobre la
organización y la función del programa genético humano realizados por el
consorcio ENCODE.
Un consorcio de investigación internacional publica una serie de artículos
científicos que redefinen el conocimiento del funcionamiento del genoma
humano. De los resultados se deduce que nuestro programa genético se
organiza en una red donde los genes, los elementos reguladores y otros tipos
de secuencias de ADN interactúan de maneras complejas y superpuestas
(todavía por descifrar al completo) y no como una colección ordenada de genes
independientes, tal y como se pensaba hasta ahora.
Nature: Investigadores del CNIO participan en estudio que cuestiona la
visión establecida sobre el genoma humano y la funcionalidad del
splicing alternativo.
Madrid 14 junio 2007-. La revista Nature publica hoy un artículo,
complementado por 28 artículos aparecidos en el número de junio de la revista
Genome Research, en el que el Consorcio de la Enciclopedia de Elementos de
ADN (ENCODE) desvela los resultados del exhaustivo estudio que han llevado
a cabo durante los últimos cuatro años para elaborar una "lista de
componentes" de todos los elementos biológicamente funcionales en el 1% del
genoma humano. Este estudio sirve de prueba piloto para la viabilidad de una
iniciativa a gran escala para elaborar un catálogo pormenorizado de los
componentes del genoma humano cruciales para su función biológica.
El CNIO participa en los estudios anteriores a través del Grupo de Biología
Estructural Computacional, perteneciente al Programa de Biología Estructural y
Biocomputación del Centro, y el nodo central del Instituto Nacional de
Bioinformática (plataforma tecnológica organizada por Genoma España),
radicado en el CNIO, miembros del consorcio ENCODE y ambos dirigidos por
el Dr. Alfonso Valencia.
La secuenciación del genoma humano, completada con la finalización del
Proyecto genoma Humano en abril de 2003, supuso un primer paso hacia el
objetivo de emplear este tipo de información para el diagnóstico, tratamiento y
prevención de enfermedades humanas. Los investigadores, sin embargo,
todavía están aprendiendo cómo interpretar la secuencia del genoma humano
de forma que se pueda identificar cada parte y comprender cómo los
componentes trabajan juntos para contribuir a la salud y la enfermedad.
Durante los últimos años se ha avanzado substancialmente en la identificación
de genes, definidos tradicionalmente como los componentes del genoma que
codifican las proteínas, a partir de datos de la secuencia de ADN. Los genes,
sin embargo, representan solo entre el 1,5 y el 2% del genoma humano y, pese
a ello, la mayoría de los estudios se han centrado en elementos funcionales
asociados con genes específicos y, por tanto, no se han obtenido perspectivas
sobre elementos funcionales a lo largo del genoma. El proyecto ENCODE,
comenta el Dr. Valencia, es el primer esfuerzo sistemático para determinar
dónde están ubicados y cómo se organizan todos los elementos funcionales.
Según informa el Dr. Valencia, el proyecto ENCODE se centró en 44 regiones
que dan cuenta de aproximadamente el 1% de la secuencia del genoma
humano, es decir, unos 30 millones de pares de bases de ADN. Las regiones
seleccionadas proporcionan una sección transversal representativa del genoma
humano completo.
Los aspectos más destacables del estudio publicado hoy en Nature son :
- El descubrimiento de que la mayor parte del ADN del genoma humano
probablemente se transcriba a ARN y que los transcritos resultantes se
superponen unos a otros de forma extensiva. El genoma humano no
consistiría en un conjunto relativamente pequeño de genes y una gran
cantidad de ADN biológicamente no activo (ADN basura).
- El genoma se asemeja a una red compleja en la que los genes son sólo
uno de los muchos tipos de secuencias de ADN con un impacto
funcional.
- Alrededor la mitad de los elementos funcionales en el genoma humano
no parecen haber sido sometidos a restricciones evolutivas.
- La identificación de numerosos puntos de inicio de la transcripción de
ADN hasta ahora desconocidos.
- Las secuencias reguladores se sitúan con igual probabilidad antes y
después de los puntos de inicio de la transcripción.
- La identificación de firmas específicas de histonas (las proteínas que
organizan el ADN) y su correlación con distintas funciones genómicas.
- El avance en la comprensión de cómo la replicación del ADN se
coordina mediante modificaciones en las histonas.
También matiza el Dr. Valencia que el Grupo de Biología Estructural
Computacional del CNIO ha contribuido singularmente a este estudio mediante
la aportación de una visión complementaria a través del análisis de la posible
estructura y función de las proteínas potencialmente expresadas en las
regiones genómicas analizadas por ENCODE. Los resultados obtenidos por el
mencionado grupo cuestionan ciertos conceptos establecidos acerca de la
funcionalidad de las formas de organización alternativas (alternative splicing) y
demuestran que la mayoría de las proteínas que pueden producirse en estas
regiones no representan variantes funcionales de las proteínas completas,
contrariamente a lo que comúnmente se suponía y en un grado mucho mayor
al esperado.
La complejidad de este análisis requirió de la colaboración del consorcio
europeo Biosapiens (www.biosapiens.org) con la participación de más de 20
grupos europeos liderados por el grupo del CNIO. La descripción completa de
los resultados se publicó recientemente en la prestigiosa revista Proceedings of
the National Academy of Sciences (The implications of alternative splicing in the
ENCODE protein complement. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007; 104:54955500). La detección experimental de la expresión de un conjunto significativo
de formas de splicing alternativo de organización particularmente llamativa la
llevaron a cabo grupos de Suiza, utilizando la información suministrada por el
Grupo de Biología Computacional Estructural del CNIO en colaboración con
grupos del CRG (Barcelona) y del Sanger Centre (Reino Unido), y es parte del
estudio publicado en Nature.
Los investigadores del CNIO que participaron en el proyecto ENCODE fueron
Michael Tress y Alfonso Valencia; en el estudio publicado en PNAS, aparte de
los anteriores, también participaron los investigadores del CNIO Gonzalo López
y Jan-Jaap Wesselink. El Grupo de Biología Estructural Computacional del
CNIO participa de manera muy activa tanto en la creación de las plataformas
técnicas necesarias como en la elaboración de diferentes propuestas con las
que conseguir la financiación que requiere el escalado del proyecto ENCODE
de forma que se pueda completar el estudio del genoma humano completo
mediante este tipo de análisis en lo que indudablemente será uno de los
proyectos genómicos más ambiciosos en el futuro próximo.