El término «ADN basura», se usó por primera vez en la década de 1970, para describir las regiones del genoma humano que no codifican proteínas, representando hasta el 98% del ADN. Aunque inicialmente se consideraban como partes no funcionales, investigaciones posteriores han desafiado esta noción, revelando posibles funciones biológicas significativas en estas regiones aparentemente inertes. En este artículo examinaremos la evolución del concepto de ADN basura y los hallazgos más recientes sobre su papel en la biología molecular y la genómica.
¿Es realmente Basura?
El ADN basura, también conocido como ADN no codificante, comprende las porciones del genoma de un organismo que no codifican aminoácidos, estructuras fundamentales de las proteínas. Y, aunque algunos lo llaman “ADN basura”, yo propondría una visión diferente. Estas regiones, que representan cerca del 98% de nuestra secuencia genética, tienen una serie de roles esenciales. Entre ellos se encuentran la regulación meticulosa de los genes, dictando cuándo y hasta qué punto se activan ciertos genes, y la forma en que el ADN se organiza y se compacta en los cromosomas. Además, es muy probable que el ADN no codificante tenga muchas más funciones que aún no hemos descubierto completamente.
Tipos de ADN no codificante
- Elementos transponibles: Estos elementos genéticos móviles pueden copiarse o moverse a diferentes partes del genoma. Este movimiento puede tener efectos significativos, como alterar la función de los genes y contribuir a la variabilidad genética y la evolución. Los transposones también pueden jugar un papel en la regulación de la expresión génica y en la estructura del genoma.
- ADN satélite: Este tipo de ADN consiste en secuencias cortas que se repiten muchas veces en tándem. Se encuentra principalmente en los centrómeros y telómeros de los cromosomas y contribuye a la estructura y estabilidad cromosómica. Aunque su función no está completamente entendida, se sabe que el ADN satélite es importante para la segregación cromosómica durante la división celular
- Intrones: son secuencias de ADN que se encuentran dentro de los genes y se transcriben inicialmente como parte del ARN precursor. Sin embargo, antes de que el ARN se traduzca en proteínas, los intrones son eliminados en un proceso conocido como splicing. Este proceso permite que un solo gen pueda producir diferentes variantes de proteínas a través del splicing alternativo, lo que aumenta la diversidad de proteínas que un organismo puede generar.
- Pseudogenes: Son secuencias de ADN que presentan similitudes con genes funcionales, pero han acumulado mutaciones que obstaculizan su expresión o traducción adecuada en proteínas. Aunque comúnmente se consideran «genes defectuosos», algunos pseudogenes pueden desempeñar funciones reguladoras importantes, como influir en la expresión de genes cercanos o competir por factores de transcripción.
- Secuencias conservadas: Las secuencias conservadas son segmentos de ADN que han mantenido una relativa estabilidad a lo largo de la evolución, indicando que desempeñan funciones importantes cruciales para la supervivencia y el funcionamiento de los organismos. Estas secuencias pueden ser tanto codificantes (que producen proteínas) como no codificantes (que poseen funciones reguladoras u otras funciones no vinculadas con la producción de proteínas).
ImagenN°1: Desde el punto de vista tradicional, se creía que el ADN «basura» no se transcribía en ARN, sin embargo, se descubrió que tiene implicancias en la regulación de la transcripción de los genes.
Funciones del ADN no codificante
El ADN no codificante, es mucho más que una simple secuencia sin función. Contiene millones de interruptores genéticos, que son factores de transcripción esenciales para la regulación de nuestros genes. Estos interruptores determinan cuándo y dónde se activan los genes, así como la cantidad de proteínas que producen. Esta regulación es crucial porque afecta a todas las células y órganos del cuerpo en diferentes etapas de la vida.
Por ejemplo, dentro del ADN no codificante se encuentran las instrucciones que dirigen a una célula indiferenciada de un embrión para convertirse en una neurona cerebral, o que señalan a una célula del páncreas para producir insulina después de comer, o que guían a una célula de la piel para crecer y reemplazar a otra que se ha desprendido.
El proyecto ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements) ha revelado la complejidad del genoma humano y la “coreografía” de los interruptores genéticos que regulan el uso de los genes.
Los estudios de asociación del genoma completo han mostrado que muchas variantes genéticas asociadas con enfermedades no se encuentran dentro de los genes codificantes, sino en las regiones no codificantes.
ENCODE ofrece un mapa detallado de estos interruptores genéticos, lo que permite a los científicos entender mejor su función y cómo las variantes en estas regiones pueden contribuir a enfermedades. Esto abre nuevas posibilidades para reinterpretar estudios anteriores y potencialmente desarrollar tratamientos dirigidos a estas variantes genéticas.
Los investigadores están entusiasmados con la aplicación de este conocimiento para estudiar enfermedades como el cáncer, enfermedades cardíacas, diabetes, esquizofrenia y autismo. La información proporcionada por ENCODE es un recurso valioso que puede transformar nuestra comprensión de la genética y la medicina.
La idea de que el ADN no codificante, tiene una función evolutiva es un tema de gran interés en la genética moderna. Hay una hipótesis que sugiere que el ADN no codificante podría tener un papel en la herencia de características no físicas, como las emociones y el comportamiento innato. Según esta teoría, existirían dos modos de herencia en la molécula de ADN:
- Herencia de Rasgos Físicos: Mediante los exones que codifican proteínas, que son responsables de los rasgos físicos observables.
- Herencia de Comportamientos y Emociones: A través de elementos repetitivos no codificantes que podrían influir en el comportamiento y las emociones.
El término ‘Teemosis’ se refiere a este supuesto segundo proceso evolutivo que archivaría información adaptativa relacionada con las emociones y el comportamiento, adquirida durante la vida de un organismo, y la transmitiría a las generaciones futuras. Este proceso sería seleccionista, pero al no afectar directamente a los rasgos físicos, no tendría las mismas implicaciones que las teorías lamarckianas, que sugieren que los rasgos adquiridos pueden ser heredados.
Además, se ha propuesto que el ADN no codificante puede actuar como reservorios de variación genética, lo que permitiría la generación de diversidad genética y facilitaría la adaptación a cambios ambientales.
Las implicaciones médicas de entender mejor el ADN no codificante son significativas, ya que las variantes en estas regiones pueden estar asociadas con enfermedades y trastornos. Por lo tanto, comprender su función podría llevar a avances en la prevención y tratamiento de diversas condiciones de salud.
Bibliografía
ADN no codificante. Genome.gov. https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-no-codificante
Park, A. (2012, September 6). Junk DNA — not so useless after all | TIME.com. https://healthland.time.com/2012/09/06/junk-dna-not-so-useless-after-all/
Vendramini, D. (n.d.). Noncoding DNA and the teem theory of inheritance, emotions and innate behaviour. Medical Hypotheses. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15617858/
Palazzo, A. F., & Gregory, T. R. (2014, May). The Case for Junk DNA. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4014423/
