Un estudio cuestiona algunas de las reglas de la epigenética
Las células de un organismo pluricelular contienen material genético idéntico (el genoma), pero se organizan en estructuras con funciones muy distintas. Las diferencias entre los tipos celulares son debidas a la expresión diferencial de sus genes, una consecuencia de la interacción de varios componentes —como los factores de transcripción con la maquinaria de transcripción— y de un conjunto de modificaciones que se producen en la cromatina (ADN y proteínas asociadas), las llamadas modificaciones epigenéticas.
Las células de un organismo pluricelular contienen material genético idéntico (el genoma), pero se organizan en estructuras con funciones muy distintas. Las diferencias entre los tipos celulares son debidas a la expresión diferencial de sus genes, una consecuencia de la interacción de varios componentes —como los factores de transcripción con la maquinaria de transcripción— y de un conjunto de modificaciones que se producen en la cromatina (ADN y proteínas asociadas), las llamadas modificaciones epigenéticas.
En un estudio codirigido por Montserrat Corominas, investigadora del Departamento de Genética de la Universidad de Barcelona y del Instituto de Biomedicina de la UB (IBUB), y Roderic Guigó, experto del Centro de Regulación Genómica (CRG-UPF), los científicos han puesto de manifiesto que las marcas de cromatina parecen ser poco relevantes en la regulación de genes que se expresan de manera puntual durante el desarrollo. Los resultados del estudio, publicado en octubre en la portada de Nature Genetics, contrastan con la visión generalmente aceptada sobre el papel clave de las marcas en la cromatina en la regulación de la expresión de los genes.
La investigación se ha llevado a cabo gracias a los datos sobre expresión de los genes obtenidas en el proyecto internacional modENCODE, que tiene por objeto proporcionar a la comunidad científica una enciclopedia completa de elementos funcionales del genoma de los organismos modelo. En este caso, los investigadores han utilizado los datos de expresión de los genomas del gusano C. elegans y de la mosca del vinagre D. melanogaster.
Según destaca la profesora Montserrat Corominas (UB-IBUB), «inicialmente no buscábamos estudiar la relación entre las marcas de la cromatina y la expresión de los genes durante el desarrollo, sino analizar la función de estas marcas en el procesamiento del ARN. Sin embargo, observamos que había algunos genes con altos niveles de expresión que no tenían las marcas de cromatina que se consideran necesarias para mantener precisamente estos niveles de expresión elevados».
«Inicialmente —continúa— consideramos que esto podría ser un artefacto de nuestra aproximación experimental, puesto que si los genes se expresan únicamente en algunas células —como sucede a menudo con genes regulados durante el desarrollo—, la señal que se origina de las modificaciones podría diluirse y no ser detectado. Pero al analizar los datos producidos por el proyecto modENCODE, nos dimos cuenta de que, efectivamente, los genes regulados durante el desarrollo se expresan sin las marcas de cromatina que cabría esperar». Tal y como explican los expertos, gran parte del trabajo se ha centrado en confirmar experimentalmente estos resultados.
El desarrollo embrionario es un proceso muy estudiado en el que la regulación en la expresión de los genes es crucial. Existen muchos genes expresándose simultáneamente y de manera puntual. El trabajo que presentan ahora estos dos grupos de investigación en Barcelona ofrece nueva información para comprender este proceso; en concreto, se centra en un conjunto de genes que actúan durante el desarrollo y que son específicos de algunos tejidos.
Hoy en día, se dispone de modelos informáticos que ayudan a prever cuáles serán los patrones en la expresión de los genes según las modificaciones en la cromatina. El trabajo publicado añade una nueva visión que hasta ahora no se contemplaba y contribuye a que se pueda disponer de «modelos predictivos todavía más fiables», en palabras de Roderic Guigó, coordinador del programa de Bioinformática y Genómica en el CRG y catedrático de la Universidad Pompeu Fabra. «Nuestros resultados se basan en la expresión de los genes en dos organismos modelo. Ahora habría que comprobar si lo que hemos observado en estos dos organismos también sucede en humanos. Si así fuera, los resultados de nuestro estudio contribuirían a una mejor aproximación a la hora de manipular o modular los niveles de expresión de los genes, algo que resultaría muy útil en el estudio y tratamiento de algunas enfermedades, porque sabemos que a menudo estos genes están directamente relacionados con éstas», concluye Guigó.