El enigma del ADN basura

Uno de los enigmas pendientes sobre nuestro genoma es saber si todas las secuencias nucleotídicas que lo integran son funcionales y cuáles pueden ser sus funciones. De hecho, hace ya tiempo que se propuso que en nuestro genoma existe una fracción importante que está desprovista de función, lo que constituiría el ADN “basura”. En la actualidad, se asiste a un intenso debate sobre esta parte del genoma, su posible funcionalidad y su importancia evolutiva y médica.

El ADN basura antes de la genómica

La posibilidad de que una gran parte del ADN humano, y de los genomas eucarióticos en general, pueda ser basura (es decir, que no tenga función) se planteó de forma teórica en 1972 por un investigador japonés afincado en USA, Susumu Ohno. Y durante todo el resto del siglo XX se descubrieron algunas de las secuencias que forman parte de dicha fracción. Como tales, se consideran, entre otros, secuencias nucleotídicas como:

  • Intrones (zonas en el interior de los genes que inicialmente se transcriben a ARN, pero que luego son eliminados y no se traducen en proteínas).
  • Pseudogenes (genes duplicados que han perdido su funcionalidad).
  • Transposones (secuencias a veces relacionados con virus que sólo llevan información para su replicación y transmisión).
  • ADN satélite (constituido por secuencias de ADN de distinto tamaño-de unos pocos nucleótidos a miles: micro, mini y macrosatélites- altamente repetidas que se acumulan en determinadas regiones y sin función aparente).
  • ADN espaciador entre genes.

Pero dentro de este campo de investigación no se acababa de determinar qué proporción del genoma representan estas secuencias no funcionales con respecto al total y si existen secuencias con funciones no contempladas hasta el momento.

Llegan las “ómicas” y la polémica del ADN basura

En el año 2001 se tuvo el primer borrador del genoma humano. Tras obtener su secuencia se pudo comprobar por primera vez que en el genoma humano sólo una pequeña fracción, alrededor del 2-3%, estaba constituida por genes y secuencias relacionados con genes, reduciendo así la cifra inicial de millones a la estimación posterior de entre 20 y 30.000 genes.Y el resto correspondería a la ya mencionada “basura”: intrones, pseudogenes , transposones, ADN altamente repetido…

Con este borrador ya se pudo constatar, por ejemplo, que en el genoma humano existen millones de secuencias relacionadas con transposones, lo que representa más de la décima parte del genoma. Y por otro lado, se puso de manifiesto que algunas de las secuencias consideradas como ADN basura pueden ser funcionales en determinados tejidos u órganos y en otros no. Este es el caso de algunos intrones que pueden ser considerados por ello basura opcional o que se recicla.

Sin embargo, en el año 2012 se publicaron los resultados de un proyecto llamado ENCODE (ENCyclopedia Of Dna Elements) que defendía que el 80% del genoma tenía función “bioquímica”. Concretamente, existirían en primer lugar “elementos” que sirven para dar ARNs, algunos de los cuales, los menos, después se pasan a proteínas y otros, los más, constituyen el llamado ARN no codificador, que en algunos casos se sabe para qué sirve (ARNribosómico, de transferencia, de interferencia…) y en otros no se sabe muy bien lo que hace.

Y, en segundo lugar, existirían, y esto es la gran novedad, otros “elementos” del ADN o determinadas configuraciones de la cromatina (así se llama a la unión del ADN más las proteínas histónicas que lo recubren) que se unen a moléculas proteicas reguladoras, por lo que influirían sobre la actuación de los genes “normales”, los que dan proteínas. Con estos resultados se venía a decir que en el genoma humano no existe prácticamente “basura”, haciendo énfasis también en que para el resto del genoma ya se encontrarían otras “funciones”.

Los que discuten esta conclusión se basan, aparte de en el problema en los métodos utilizados y en los análisis estadísticos, argumentan que el hecho de que un “elemento” del ADN se transcriba en ARN o se una a una proteína no indica obligatoriamente que cumpla una función. Por ejemplo, defienden que también los pseudogenes se trascriben en ARN, pero o no producen proteínas o la proteína que dan no es funcional.

Finalmente, en 2015 se han publicado los resultados del proyecto titulado GTEx (Genome-Tissue Expresion project) en el que se localizan muchas regiones del genoma humano que determinan cambios en la expresión de los genes “normales” en los distintos tejidos y órganos de personas sanas y que, sobre todo, con sus variaciones de unas personas a otras pueden estar en la base de enfermedades como el cáncer. Y de nuevo las críticas: existen fallos en la recogida y mantenimiento de las muestras- la mayoría obtenidas postmortem ,de diversa procedencia y mantenidas en diferentes condiciones – así como en los métodos de análisis. Aquí lo que se analiza no es el genoma sino sus productos, el llamado transcriptoma, ARN y proteínas.

Conclusión

Tras todas estas investigaciones queda claro que la fracción del genoma humano que se puede tildar de ADN basura no es tan amplia como se pensó en principio. Pero aún es muy discutida la posible función de muchas secuencias que sólo se transcriben en ARN o que, por unirse a proteínas o determinar cambios de conformación de la cromatina, pueden tener función reguladora sobre los genes que dan proteínas.

La resolución de esta polémica tiene muchas connotaciones, que van desde el punto filosófico-evolutivo, pues si se confirman los últimos datos esto supondría que no habría desperdicios en nuestro genoma, hasta la perspectiva médica, pues algunas enfermedades se pueden deber a anomalías o variaciones en la gran bolsa del genoma que va más allá de la que da proteínas e incluso sólo ARN. Por ello, hay que estar atentos a los avances que se avecinan en este campo en activa investigación y debate.

Manuel Ruiz Rejón

Universidad de Granada, Universidad Autónoma de Madrid