Genoma humano

Genoma Humano
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Genoma humano (del griego ge-o: generar, que genera, y -ma: acción). Carga genética de una persona y viene determinada desde el momento de la concepción, es decir la secuencia de ADN contenida en 23 pares de cromosomas en el núcleo de cada célula humana diploide. El genoma humano contiene la información genética básica necesaria para el desarrollo físico de un ser humano completo.

El Proyecto Genoma Humano

El proyecto genoma humano es un gran proyecto de colaboración internacional que se inició en 1991. Su objetivo es trazar un mapa de las localizaciones específicas de genes determinados en los cromosomas y determinar su secuencia exacta de nucleótidos.

Este trazado se puede efectuar mediante estudios familiares, utilizando la localización conocida de marcadores del ADN, e implica el aislamiento de pequeños intervalos de ADN y la secuenciación de genes y el otro ADN en esta zona.

En Cuba, en el año 2003 fue creado en el Centro Nacional de Genética Médica de Cuba, un Comité de Ética Médica y de la Investigación, de referencia nacional para los servicios de Genética Médica, este comité, en cumplimiento de sus misiones que son: la elaboración de procedimientos y guías institucionales; el asesoramiento en las decisiones relativas a las investigaciones sobre el genoma humano y las enfermedades genéticas; y la educación ética, ha trabajado en la elaboración de metodologías para la práctica clínica de los servicios de Genética Médica en Cuba, en la evaluación de los proyectos de investigación, la asesoría al Ministerio de Salud Pública en temas de Ética y Genética, y en todos los aspectos relacionados con las investigaciones en el campo del Genoma Humano en el país.

Una serie de documentos normativos han sido elaborados por el Comité de Ética de referencia nacional, entre ellos se encuentran los Principios éticos que deben ser observados en relación a la realización de pruebas genéticas diagnósticas, las Consideraciones éticas y legales sobre las investigaciones del Genoma Humano y las Regulaciones éticas para Bancos de ADN y muestras almacenadas para estudios genéticos. Todas estas normativas se aplican en la Red Nacional de Servicios de Genética Médica de Cuba.

Genes

Los genes, la unidad básica de la herencia, se encuentran en Ácido dexosiribo nucléico (ADN) en los cromosomas; cada gen tiene una localización o una posición específica (locus) en los cromosomas. De los 23 pares, 22 son cromosomas autosómicos y un par es determinante del sexo (dos cromosomas X en mujeres y uno X y uno Y en hombres).

La secuencia de ADN que conforma el genoma humano contiene codificada la información necesaria para la expresión, altamente coordinada y adaptable al ambiente, del proteoma humano, es decir, del conjunto de las proteínas del ser humano, éstas, y no el ADN, son las principales biomoléculas efectoras; poseen funciones estructurales, enzimáticas, metabólicas, reguladoras, señalizadoras..., organizándose en enormes redes funcionales de interacciones. En definitiva, el proteoma fundamenta la particular morfología y funcionalidad de cada célula.

Asimismo, la organización estructural y funcional de las distintas células conforma cada tejido y cada órgano, y, finalmente, el organismo vivo en su conjunto.

Así, el genoma humano contiene la información básica necesaria para el desarrollo físico de un ser humano completo.

El genoma humano presenta una densidad de genes muy inferior a la que inicialmente se había predicho, con sólo en torno al 1,5%[2] de su longitud compuesta por exones codificantes de proteínas. Un 70% está compuesto por ADN extragénico y un 30 % por secuencias relacionadas con genes.

Del total de ADN extragénico, aproximadamente un 70% corresponde a repeticiones dispersas, de manera que, más o menos, la mitad del genoma humano corresponde a secuencias repetitivas de ADN. Por su parte, del total de ADN relacionado con genes se estima que el 95% corresponde a ADN no codificante: pseudogenes, fragmentos de genes, intrones, secuencias UTR...

Cromosomas

El genoma humano (como el de cualquier organismo eucariota) está formado por cromosomas, que son largas secuencias continuas de ADN altamente organizadas espacialmente (con ayuda de proteínas histónicas y no histónicas) para adoptar una forma ultracondensada en metafase. Son observables con microscopía óptica convencional o de fluorescencia mediante técnicas de citogenética y se ordenan formando un cariotipo. El cariotipo humano contiene un total de 24 cromosomas distintos: 22 pares de autosomas más 2 cromosomas sexuales que determinan el sexo del individuo. Los cromosomas 1 - 22 fueron numerados en orden decreciente de tamaño en base al cariotipo. Sin embargo, posteriormente pudo comprobarse que el cromosoma 22 es en realidad mayor que el 21.

Las células somáticas de un organismo poseen en su núcleo un total de 46 cromosomas (23 pares): una dotación de 22 autosomas procedentes de cada progenitor y un par de cromosomas sexuales: un cromosoma X de la madre y un X o un Y del padre. Los gametos -óvulos y espermatozoides- poseen una dotación haploide de 23 cromosomas.

Ver: Cromosoma

Variación estructural

Este tipo de variaciones se refiere a duplicaciones, inversiones, inserciones o variantes en el número de copias de segmentos grandes del genoma (por lo general de 1000 nucléotidos o más). Estas variantes implican a una gran proporción del genoma, por lo que se piensa que son, al menos, tan importantes como los SNPs.

A pesar de que este campo de estudio es relativamente nuevo (los primeros estudios a gran escala se publicaron en los años 2004 y 2005), ha tenido un gran auge, hasta el punto de que se ha creado un nuevo proyecto para estudiar este tipo de variantes en los mismos individuos en los que se basó el Proyecto HapMap.

Aunque aún quedan dudas acerca de las causas de este tipo de variantes, cada vez existe más evidencia a favor de que es un fenómeno recurrente que todavía continua moldeando y creando nuevas variantes del genoma.

Este tipo de variaciones han potenciado la idea de que el genoma humano no es una entidad estática, sino que se encuentra en constante cambio y evolución.

Enfermedades genéticas

La alteración de la secuencia de ADN que constituye el genoma humano puede causar la expresión anormal de uno o más genes, originando un fenotipo patológico.

Las enfermedades genéticas pueden estar causadas por mutación de la secuencia de ADN, con afectación de la secuencia codificante (produciendo proteínas incorrectas) o de secuencias reguladoras (alterando el nivel de expresión de un gen), o por alteraciones cromosómicas, numéricas o estructurales.

La alteración del genoma de las células germinales de un individuo se transmite frecuentemente a su descendencia. Actualmente el número de enfermedades genéticas conocidas es aproximadamente de 4.000, siendo la más común la fibrosis quística.

El estudio de las enfermedades genéticas frecuentemente se ha englobado dentro de la genética de poblaciones. Los resultados del Proyecto Genoma Humano son de gran importancia para la identificación de nuevas enfermedades genéticas y para el desarrollo de nuevos y mejores sistemas de diagnóstico genético, así como para la investigación en nuevos tratamientos, incluida la terapia génica.

Mutaciones

Las mutaciones génicas pueden ser:
Sustituciones (cambios de un nucleótido por otro): Las sustituciones se denominan transiciones si suponen un cambio entre bases del mismo tipo químico, o transversiones si son un cambio purina (A, G)→pirimidina (C, T) o pirimidina→purina.

Deleciones o inserciones: son respectivamente la eliminación o adición de una determinada secuencia de nucleótidos, de longitud variable. Las grandes deleciones pueden afectar incluso a varios genes, hasta el punto de ser apreciables a nivel cromosómico con técnicas de citogenética. Inserciones o deleciones de unas pocas pares de bases en una secuencia codificante pueden provocar desplazamiento del marco de lectura (frameshift), de modo que la secuencia de nucleótidos del ARNm se lee de manera incorrecta.

Las mutaciones génica pueden afectar a:
ADN codificante: Si el cambio en un nucleótido provoca en cambio de un aminoácido de la proteína la mutación se denomina no sinónima. En caso contrario se denominan sinónimas o silenciosas (posible porque el código genético es degenerado). Las mutaciones no sinónimas asimismo se clasifican en mutaciones con cambio de sentido (missense) si provocan el cambio de un aminoácido por otro, mutaciones sin sentido (non-sense) si cambian un codón codificante por un codón de parada (TAA, TAG, TGA) o con ganacia de sentido si sucede a la inversa.

ADN no codificante: Pueden afectar a secuencias reguladoras, promotoras o implicadas en el ayuste (splicing). Estas últimas pueden causar un erróneo procesamiento del ARNm, con consecuencias diversas en la expresión de la proteína codificada por ese gen.

Trastornos de un sólo gen

Son enfermedades genéticas causadas por mutación en un sólo gen, que presentan una herencia de tipo mendeliano, fácilmente predecible. En la tabla se resumen los principales patrones de herencia que pueden mostrar, sus características y algunos ejemplos.

Trastornos poligénicos y multifactoriales

Otras alteraciones genéticas pueden ser mucho más complejas en su asociación con un fenotipo patológico. Son las enfermedades multifactoriales o poligénicas, es decir, aquellas que están causadas por la combinación de múltiples alelos genotípicos y de factores exógenos, tales como el ambiente o el estilo de vida.

En consecuencia no presentan un patrón hereditario claro, y la diversidad de factores etiológicos y de riesgo dificulta la estimación del riesgo, el diagnóstico y el tratamiento.

Algunos ejemplos de enfermedades multifactoriales con etiología parcialmente genética son:

Autismo
Enfermedad cardiovascular
Hipertensión arterial
Diabetes mellitus
Obesidad
Cáncer

Alteraciones cromosómicas

Las alteraciones genéticas pueden producirse también a escala cromosómica (cromosomopatías), causando severos trastornos que afectan a múltiples genes y que en muchas ocasiones son letales provocando abortos prematuros.

Frecuentemente están provocadas por un error durante la división celular, que sin embargo no impide su conclusión. Las alteraciones cromosómicas reflejan una anormalidad en el número o en la estructura de los cromosomas, por lo que se clasifican en numéricas y estructurales. Provocan fenotipos muy diversos, pero frecuentemente presentan unos rasgos comunes:
Retraso mental y retraso del desarrollo. Alteraciones faciales y anomalías en cabeza y cuello.
Malformaciones congénitas, con afectación preferente de extremidades, corazón, 

Enlaces externos

Para saber más sobre genoma humano

  • Human Genome Project Information
http://www.ornl.gov/TechResources/Human_Genome/home.html
  • Evaluation of Genomic Applications in Practice and Prevention (EGAPP). La iniciativa EGAPP fue lanzada en 2004 por la Oficina de Genómica en Salud Pública de los CDC.. El objetivo de la inciativa es establecer y evaluar un proceso sistemático, basado en la evidencia para la evaluación de pruebas genéticas y otras aplicaciones de la tecnología genómica en transición de la investigación a la práctica clínica y de salud pública. EGAPP también se propone integrar:
    • Las recomendaciones existentes sobre la aplicación de las pruebas genéticas de las organizaciones profesionales y de los comités de asesoramiento
    • El conocimiento y la experiencia adquirida en los procesos existentes para la evaluación y la evaluación
http://www.egappreviews.org/
  • Genome Medicine. Revista a texto completo publicada por la editorial Biomed Central, arbitrada, que publica artículos de investigación de calidad excepcional que estudia desde una perspectiva genómica o post-genómica todos los ámbitos de la medicina. Idioma: Inglés
http://www.genomemedicine.com/
  • BMC Medical Genomics. Revista a texto completo publicada por la editorial BioMed Central que abarca artículos de investigación revisados por grupos de arbitraje en todos los aspectos de la genómica funcional, estructura del genoma, genética de la población a escala del genoma, epigenómica, proteómica, análisis de sistemas, y farmacogenómica en relación a la salud humana y la enfermedad. Idioma inglés
http://www.biomedcentral.com/bmcmedgenomics
  • Human Genome Organization. Educational Resources. Public Lectures. Conferencias públicas que brinda la Organización del Genoma Humano como recurso educacional. Idioma inglés
http://www.hugo-international.org/edu_presentations.htm
  • Genome Biology and Evolution.Revista a texto completo de la Sociedad para la Biología Molecular y la Evolución que publica avances evolutivos en la vanguardia de la genómica. Publica trabajos sobre informes de nuevos descubrimientos en el campo de la biología evolutiva natural que consideran la diversidad del genoma, la genómica de la población, la estructura, funcionamiento, organización y expresión de los genomas, la genómica comparativa, la proteómica, la genómica y de sus interacciones. Idioma: inglés.
http://gbe.oxfordjournals.org/

Fuentes

  • ___. Principios generales de genética médica. The Merck Manual, Copyright: 1999, Merck & Co. Ediciones Harcourt, S.A. Madrid España. Edición Electrónica en CDROM. Capítulo 286.
  • Whittaker LA. The implications of the Human Genome Project for family practice. J Fam Pract 1992; 35: 294-301.