Secuencias del genoma

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JANNETH ALDECOA/ JOSÉ ALFREDO BELTRÁN

El genoma es todo el material genético contenido en los cromosomas de un organismo en particular. En el caso del humano, su genoma tiene 3 mil millones de nucleótidos.
Aplicado al humano, el genoma se refiere sólo al ADN cromosómico. Aunque la mitocondria contiene genes, estos genes no son considerados "genes". El término diploide describe el número completo de copias del genoma en una célula determinada.
El genoma no analiza la diversidad genética o el polimorfismo de los genes de una especie. Por ejemplo, en el genoma humano la secuencia en principio podría ser determinada con sólo la mitad del ADN de una célula de un individuo.
Para conocer una variación particular o en enfermedades se requiere la comparación entre los individuos.
En 1866, se publican Leyes de la herencia de Gregorio Méndel, en la Sociedad de Historia Natural de Brum. En 1868 Friedich Miescher, biólogo suizo, identifica ADN nuclear, y le llama nucleína.
Albrecht Kossel descubrió los ácidos nucleicos. A este bioquímico alemán le fue otorgado el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1910 por sus contribuciones en el desciframiento de la química de ácidos nucleicos y proteínas, descubriendo también los ácidos nucleicos, bases en la molécula de ADN.
En 1950 Alfred Hershey y Marta Chase usan virus para confirmar que el ADN es el material genético y en 1951 descubren la primera proteína secuenciada, conocida como insulina.
James Watson y Crack, en 1953 desentrañaron la estructura en doble hélice de la molécula del ácido desoxirribonucleico, ADN, y en 1960 determinan el código genético.
Más adelante, en 1973 los investigadores Stanley Cohen y Herbert Boyer producen el primer organismo recombinando partes de su ADN en lo que se considera el comienzo de la ingeniería genética.
En 1977 siguen la secuenciación del ADN. En 1978, la revista Science da cuenta de la primera secuenciación de un gen del virus del simio 40 (SV40) con 5.226 nucleótidos. En 1975-1979 se aislan los primeros genes humanos. En 1982 se da la fabricación del primer fármaco basado en tecnología de ADN-recombinado.
Kay Mullis inventa, en 1985 la Reacción en Cadena de la Polimerasa. En 1988 se crea la Organización del Genoma Humano, Human Genome Organisation, HUGO. En 1995 se obtiene el primer genoma completo: Haemophilus Influenzae.
En 1999 se obtiene el primer genoma completo: el 22. El 24 de abril de 2003 se completa la secuencia del Genoma. El genoma humano contiene alrededor de 3 mil millones de bases nucleótidos, C, T y G. Por término medio los genes contienen 3 mil bases, pero el tamaño varia mucho más grande conocido en el humano dystrophin con 2.4 millones de bases.
La función es desconocida para más del 50 por ciento de los genes descubiertos. La secuencia del genoma humano es casi, 99.9 por ciento, exactamente la misma en todas las personas. Alrededor del 2 por ciento del genoma codifica instrucciones para la síntesis de proteínas. Las secuencias repetidas que no codifican proteínas forman alrededor del 50 por ciento del genoma humano.
Muchas de las secuencias repetidas se creen que no tienen una función directa, pero mantienen la estructura y el dinamismo de los cromosomas. El Cromosoma uno, el cromosoma humano más grande, tiene la mayor cantidad de genes, 2 mil 968, y el cromosoma Y la menor, 231.
Se han identificado alrededor de 3 millones de localizaciones donde existen diferencias en simples bases del ADN en humanos. Esta información promete revolucionar el proceso de hallazgo de secuencias de ADN relacionadas con enfermedades del tipo: cardiopatías, diabetes, artritis y cánceres. El ADN de una simple célula tiene una longitud de ~1.8 micras.
Las investigaciones llevadas a cabo hasta ahora sugieren que, la complejidad del genoma humano no radica ya en el número de genes sino en cómo parte de estos genes son usados para construir diferentes productos en un proceso que es llamado alternative splicing, que podría traducirse como juntando alternativas.
Otra importante razón de esta complejidad radica en el hecho de que existan miles de modificaciones químicas para fabricar proteínas así como del repertorio de los mecanismos que regulan este proceso.
¿Qué beneficios puede traer el estudio del genoma?, y podría contestarse como el diagnóstico y prevención de enfermedades. Los test genéticos basados en el ADN son casi el primer uso comercial y aplicación medica de los nuevos descubrimientos en genética.
Estos test pueden ser usados para el diagnóstico de enfermedades, confirmación diagnóstica, informe del pronóstico así como del curso de la enfermedad, confirmar la presencia de enfermedad en pacientes asintomáticos y, con variados grados de certeza, precisa el riesgo de enfermedades futuras en personas sanas y en su descendencia.
Estudio susceptibilidad en las enfermedades. Intervención, tratamiento, sobre la enfermedad: posibilidades de desarrollo de técnicas o para tratar enfermedades hereditarias.
El procedimiento implica reemplazar, manipular o suplementar los genes no funcionales, con genes funcionales. En esencia, la terapia genética es la introducción de genes en el ADN de una persona para tratar enfermedades, entendida como terapia genética, Farmacogenómica y posible creación de fármacos "a medida del enfermo".
Otros posibles beneficios de la investigación genética, son: la medicina molecular, Genomica microbiana, Valoraciones de riesgo, Bioarqueología, Antropología, Evolución y estudio de migraciones humanas, Identificación ADN, Agricultura y Bioprocesamiento. Otros proyectos de genoma son las determinaciones de los genomas del ratón, del arroz, de la planta Arabidopsis, del pez balón, de bacterias del tipo Escherichia coli.
Historia del Proyecto Genoma Humano. Los primeros pasos del Proyecto Genoma Humano se dieron en Estados Unidos, donde se ha organizado el programa mejor financiado y coordinado. Por esta razón, conviene describir, con cierto detalle, la génesis del Proyecto Genoma Humano en ese país.
En 1984, el biólogo molecular Robert Sinsheimer planteó la idea de fundar un instituto para secuenciar el Genoma Humano en la Universidad de California en Santa Cruz de la que era rector.
Muchos estados y universidades competían en miles de millones de dólares por atraer a su terreno tan lucrativo proyecto, y el profesor Sinsheimer era miembro del equipo californiano.
Independientemente de los esfuerzos de Sinsheimer en Santa Cruz, el departamento de Energía, DOE, de EU empezó a entrar en el juego. Puede ser que esto parezca algo extraño, pero lo cierto es que el DOE llevaba mucho tiempo interesado en genética humana y las mutaciones, a causa de sus programas nucleares, tanto militares como civiles.
El Departamento de Energía tiene una Oficina de Investigación Sanitaria y Ambiental, encargada de supervisar la seguridad en los trabajos con radiaciones. En 1986, Charles DeLisi, director de investigación sanitaria, propuso que el DOE aumentara su participación en las investigaciones genéticas basadas en la nueva biología molecular.
Se daba cuenta de que la secuencia del genoma humano sería una tarea inmensa y aseguraba que el DOE, con sus dos grandes laboratorios nucleares, estaba perfectamente preparado para abordar grandes proyectos científicos.
Aunque la mejor información biológica se obtendría con el mapa del genoma humano, los mayores esfuerzos se habían dedicado a la tarea, mucho más laboriosa y costosa, de la secuenciación.
Además, estaban involucrados dos colectivos científicos diferentes: por un lado, los biólogos moleculares de las universidades y otras instituciones de investigación biológica que tenían la mirada puesta en los NIH, Nacional Institute of Health, los cuales canalizaba casi todos los fondos federales para la investigación biomédica.