¿Qué es el ADN no codificante?
El ADN no codificante es un término en genética para describir el ADN que no es un gen ni está asociado a uno. Solo alrededor del 2% del ADN de una persona está compuesto por secuencias de pares de bases para genes. ¿Qué hace el otro 98%?
Originalmente referido como "ADN basura", un término derivado de un artículo de 1972 del Dr. Susumu Ohno, la gran cantidad de secuencias genómicas que no codifican para genes desconcertó inicialmente a los científicos. Durante muchos años después de su descubrimiento, no estaba claro si este tipo de ADN cumplía alguna función. Los científicos hipotetizaron que era principalmente el remanente de genes "extintos" llenando el genoma humano.
En las décadas transcurridas desde entonces, los científicos han aprendido que el ADN no codificante no es basura en absoluto. De hecho, desempeña muchos roles críticos. Específicamente, se sabe que muchos de estos ADN son elementos reguladores que controlan la expresión génica y qué formas de una proteína se producen.
¿Por qué hay ADN no codificante en los humanos?
Tu ADN son las instrucciones para coordinar las funciones complejas que te hacen ser quien eres. Los genes son la unidad básica del ADN heredado y llevan información para la producción de proteínas, que realizan funciones importantes en tu cuerpo. Pero, si solo alrededor del 2% de tu ADN son genes, ¿qué está haciendo el resto?
Se estima que entre el 25% y el 80% del ADN no codificante regula la expresión génica—cuándo, dónde y por cuánto tiempo se activa un gen para producir una proteína. Una forma de pensar en esto es imaginar tu ADN como un libro de cocina con recetas para hacer proteínas. Las páginas con la lista de ingredientes y medidas son tus genes; solo hay unas pocas de estas páginas en el libro de cocina. Las otras páginas son las instrucciones de la receta, que te indican cómo y en qué orden hacer las cosas.
¿Qué pasa con el ADN no codificante que no regula la actividad génica? Algunos de estos son fragmentos antiguos de ADN, duplicados accidentalmente hace mucho tiempo en la historia evolutiva y conservados en el ADN desde entonces. Otros son antiguos genes que han sido desactivados permanentemente y ya no funcionan. Y algunos incluso provienen de virus que se insertaron en el genoma hace mucho tiempo.
La Función del ADN No Codificante en los Humanos
A pesar del peyorativo "ADN basura", el ADN no codificante en los humanos es en realidad muy útil. La Enciclopedia de Elementos de ADN (ENCODE) es un importante proyecto de investigación genética que está descubriendo muchos de estos elementos funcionales pero no codificantes. Aquí hay algunos ejemplos, junto con sus diversas funciones.
- Intrones: Los genes que codifican proteínas están compuestos por regiones codificantes (exones) separadas por regiones no codificantes (intrones). Los intrones actúan como espacios entre palabras en una oración. Cuando se lee el gen para hacer una proteína, los intrones se eliminan del mensaje y los exones se unen.
- Telómeros: Estos protegen los extremos de los cromosomas de la degradación cuando el ADN se copia como parte de la replicación del ADN. Los telómeros actúan como tapas en la cromatina en los extremos de los cromosomas. Debido a que los telómeros no se copian completamente cuando se replica el ADN, se acortan a lo largo de la vida de una persona. Los investigadores creen que los telómeros contienen pistas sobre el envejecimiento y ciertas enfermedades.
- ADN satelital: Estas son secuencias de ADN altamente repetitivas dispersas a lo largo del genoma. Generalmente están compuestas por unos pocos nucleótidos que se repiten en tándem durante largos tramos. Pueden desempeñar un papel importante en la estructura de los cromosomas y la cromatina.
- Genes de ARN no codificante: Estos elementos de ADN codifican moléculas de ARN que no se convierten en proteínas. Las moléculas de ARN pueden desempeñar muchos roles importantes, incluyendo la regulación de la expresión de otros genes.
- Elementos regulatorios: Estas secuencias de ADN controlan cuándo se activan los genes, durante cuánto tiempo y en qué tipos de células y partes del cuerpo. Los elementos regulatorios comunes incluyen promotores, potenciadores y silenciadores. Los elementos de regulación génica contienen secuencias de ADN que actúan como sitios de unión para proteínas—conocidos como sitios de unión de factores de transcripción—que controlan la expresión génica.
- Pseudogenes: Pueden parecer genes normales, pero no son funcionales y no pueden ser utilizados para producir una proteína. A menudo se forman cuando un gen se duplica en el ADN durante la historia evolutiva. Una copia del gen se permite acumular mutaciones dañinas que lo rompen—aunque a veces puede evolucionar una nueva función. Los pseudogenes pueden regular la actividad de genes normales y compartir elementos regulatorios como promotores, potenciadores y silenciadores.
¿Puedes activar el ADN no codificante?
Los científicos piensan que sí. Mucho del ADN no codificante se transcribe en ARN no codificante o actúa como elementos reguladores—uniéndose a factores de transcripción y controlando la actividad génica. Si la cierta parte no codificante está activa depende de lo que la célula esté haciendo.
Una área que los científicos están estudiando es cómo usar el ADN no codificante para tratar el cáncer. Por ejemplo, los investigadores están experimentando con la activación de elementos transponibles (ETs), que son secuencias de ADN que pueden “saltar” y unirse a nuevas posiciones en el ADN. El movimiento de los ETs a menudo estimula el sistema inmunológico. Por lo tanto, reactivar estas secuencias no codificantes en células cancerosas podría ser una forma de hacer que el propio sistema inmunológico de una persona luche contra el cáncer.
Referencias
Hsu, Pu-Sheng, Shu-Han Yu, Yi-Tzang Tsai, Jen-Yun Chang, et al. “Más que causar inestabilidad (epi)genómica: implicaciones fisiológicas emergentes de la modulación de elementos transponibles.” Revista de Ciencia Biomédica. Accedido el 16 de agosto de 2022. https://jbiomedsci.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12929-021-00754-2.
Kong, Yu, Christopher M. Rose, Ashley A. Cass, Alexander G. Williams, et al. “La expresión de elementos transponibles en tumores está asociada con la infiltración inmune y una mayor antigenicidad.” Nature Communications. Accedido el 16 de agosto de 2022. https://www.nature.com/articles/s41467-019-13035-2.
Ohno, Susumu. "Tanto ADN ‘basura’ en nuestro genoma." Simposio de Brookhaven sobre Biología, Volumen 23, 1972: 366-370.
