Genoma de los ratones

Diciembre 2014.- Un consorcio internacional con participaciA?n de investigadores del Centro de RegulaciA?n GenA?mica liderados por Roderic GuigA? presenta una descripciA?n exhaustiva de los elementos funcionales del genoma de los ratones. El trabajo del CRG se ha realizado en estrecha colaboraciA?n con el grupo dirigido por el Dr. Thomas R. Gingeras, del Cold Spring Harbour Laboratory en los Estados Unidos.

La comparativa entre humanos y ratones ofrece una mejor comprensiA?n de la biologA�a de los mamA�feros y su evoluciA?n, asA� como tambiA�n aporta nueva informaciA?n sobre el uso de ratones como animal modelo para el estudio de enfermedades humanas. Los resultados se publicaron en cuatro artA�culos en la revista a�?Naturea�? y en otros trabajos en diversas publicaciones cientA�ficas, como a�?Genome Researcha�?, a�?Genome Biologya�?, a�?PNASa�?, a�?Blooda�? y a�?Nature Communicationsa�?.

Un grupo de investigadores internacionales acaban de descubrir las claves que podrA�an explicar por quA� algunos procesos y sistemas en los ratones, como el sistema inmunitario, el metabolismo y la respuesta al estrA�s, son tan diferentes cuando se trata de los humanos. Los cientA�ficos han detallado las partes funcionales del genoma del ratA?n y las han comparado con las de los humanos. De ello ha resultado un conjunto de datos – ahora a disposiciA?n de la comunidad cientA�fica – que serA? relevante para la investigaciA?n en la biologA�a de los mamA�feros asA� como para estudiar los mecanismos de las enfermedades humanas.

Los resultados de esta comparativa examinan los procesos genA�ticos y bioquA�micos que regulan la actividad del genoma en humanos y ratones. Los cientA�ficos han encontrado que, en general, los sistemas que sirven para controlar la actividad del genoma son muy similares en ambas especies y que se han conservado a lo largo del tiempo. Igualmente, tambiA�n han detectado algunas diferencias en el ADN y en patrones de expresiA?n gA�nica que no se comparten. «Conocer estas similitudes y estudiar los aspectos de la biologA�a de los ratones que pueden reflejar la biologA�a humana, nos permite abordar mejor el estudio de las enfermedades humanas», afirma Bing Ren, uno de los autores principales del Consorcio ENCODE y profesor de medicina molecular y celular en la Universidad de California – San Diego. El Consorcio ENCODE o Encyclopedia of DNA Elements es un programa de investigaciA?n sobre el genoma humano financiado por los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos.

«El ratA?n es uno de los modelos mA?s utilizados para estudiar la biologA�a humana y lo usamos para crear modelos de enfermedades humanas y para probar nuevos fA?rmacos y terapias. Nuestro estudio valida en buena parte la utilidad de este modelo animal y ofrece un enorme apoyo para su uso en enfermedades humanas. Hemos encontrado que hay muchos procesos celulares que estA?n muy conservados en ambas especies, por ejemplo, en el desarrollo embrionario. Conocer estas similitudes nos permitirA? hacer estudios mA?s precisos de biologA�a humana», explica Roderic GuigA?, uno de los investigadores principales del trabajo y coordinador del programa BioinformA?tica y GenA?mica en el CRG.

Los investigadores han comparado diversos procesos que participan en la expresiA?n de los genes como la transcripciA?n de los genes o la modificaciA?n de la cromatina y lo han hecho en varios tejidos y tipos celulares, tanto de humanos como de ratones. «En nuestro laboratorio hemos participado en el anA?lisis del conjunto de ARN o transcriptoma, que es fruto de la transcripciA?n, el proceso mediante el cual se leen las instrucciones de los genes. Hemos descubierto que el transcriptoma en humanos y ratones tiene elementos conservados y otros divergentes. Sorprendentemente hemos encontrado que las diferencias parecen ser mayores entre especies que entre tejidos cuando inicialmente pensA?bamos que la actividad de los genes en tejidos iguales serA�a similar», aA�ade Alessandra Breschi, una de las primeras co-autoras del trabajo principal publicado en Nature e investigadora en el laboratorio de Roderic GuigA? en el CRG.

El proyecto pone de manifiesto que existe una gran variedad de opciones para conseguir la expresiA?n de los genes. AsA�, al comparar estos dos genomas se han encontrado con que hay un «lenguaje» comA?n que usan las cA�lulas a nivel molecular pero que, al mismo tiempo, es tremendamente flexible y ha variado mucho a lo largo de la evoluciA?n. Por ejemplo, si hablA?ramos de circuitos elA�ctricos nos encontrarA�amos que hay cables, enchufes, interruptores, etc. Combinando las piezas de una manera u otra, obtendrA�amos circuitos muy diferentes (como ocurre entre ratones y humanos) aunque los mecanismos bA?sicos que gobiernan el funcionamiento estA�n basados en la misma metodologA�a y recursos disponibles.

En un artA�culo adicional, por ahora disponible en bioRxiv, liderado por los investigadores del CRG y del Cold Spring Harbour Laboratory, pone de relieve que una parte sustancial de los genes en humanos y en ratones han mantenido la expresiA?n esencialmente constante a lo largo de la evoluciA?n y en tejidos y A?rganos diversos. AdemA?s, los investigadores han cuantificado el nivel de conservaciA?n de la expresiA?n de los genes entre humano y ratA?n. Ello permite identificar los genes que se expresan igual en ambas especies, por los cuales el ratA?n es un buen modelo de la biologA�a humana.

«ENCODE es un proyecto vivo y los mapas que se generan se actualizan y mejoran constantemente, aA�adiendo informaciA?n sobre nuevos tipos celulares y tejidos o nuevos ensayos genA?micos complementarios. Esperamos que el proyecto pueda seguir ofreciendo todos estos datos como hasta ahora, al alcance de todos y tratados de forma sistemA?tica y coherente», concluye el Dr. GuigA?, el A?nico investigador principal europeo en este trabajo.