¿Qué diferencia a una persona entre sí y cómo evolucionaron estas diferencias?
Un estudio realizado por biólogos de la Universidad de Buffalo está iluminando un aspecto de esta complicada pregunta. La investigación examina los puntos calientes de variación genética dentro del genoma humano, examinando las secciones de nuestro ADN que tienen más probabilidades de diferir significativamente de una persona a otra.
Los hallazgos revelan una historia evolutiva compleja, arrojando luz sobre la maleabilidad del ADN humano y señalando cuán adaptables, aunque delicados, somos como especie.
"Hemos avanzado en la comprensión de cómo ocurren las variaciones en el genoma", dice Omer Gokcumen, PhD, profesor asistente de ciencias biológicas en la Facultad de Artes y Ciencias de la UB. "Qué partes del genoma se protegen y se conservan a través de la evolución¿Qué partes no están protegidas y por qué?
"Hay trabajos previos que muestran que las variaciones estructurales deleciones, duplicaciones, otras alteraciones del ADN no se distribuyen uniformemente por todo el genoma. Hay desiertos y puntos calientes. La gran pregunta es si este agrupamiento se hasignificado biológico, ya sea aleatorio o impulsado por fuerzas evolutivas. Nuestra investigación aborda esta cuestión ".
El estudio, publicado en línea el 18 de marzo en la revista Biología y evolución del genoma , fue realizada por Gokcumen y el candidato a doctorado en ciencias biológicas de la UB, Yen-Lung Lin, quien desde entonces se graduó y pronto comenzará un nuevo trabajo como investigador postdoctoral en la Universidad de Chicago.
Explorando la arquitectura de miles de genomas
El genoma humano es la totalidad del ADN de una persona. Los genes, los fragmentos de ADN que influyen en rasgos como el color de los ojos y el riesgo de enfermedad al decirle a nuestro cuerpo cómo construir proteínas importantes, constituyen aproximadamente el 1,5 por ciento de nuestros genomas.El resto consiste en ADN no codificante, cuya función o falta de ella es un tema de debate entre los científicos.
El genoma de cada persona es diferente y el nuevo estudio comparó el ADN de más de 2500 individuos.
Los científicos se centraron en las secciones del genoma que más difieren entre las personas, identificando 1.148 áreas que albergan un número inusualmente alto de variantes estructurales, incluidos fragmentos de secciones de ADN duplicadas, eliminadas, insertadas, invertidas o repetidas.
Nuevos conocimientos sobre la maleabilidad del ADN humano
Un examen de estos "puntos calientes" reveló una compleja historia evolutiva.
La mayoría se encuentra en regiones del genoma con pocos genes, como se esperaba la alteración de los genes puede provocar problemas de salud devastadores, por lo que tiene sentido que las áreas ricas en genes tiendan a conservarse más a lo largo de la evolución, explica Gokcumen.
Sin embargo, un pequeño subconjunto de puntos calientes de variantes estructurales se encuentra en partes del genoma que albergan genes importantes. En estos centros, los genes relacionados con nuestro sentido del olfato, la función de la sangre y la piel y la inmunidad a las enfermedades están sobrerrepresentados, segúnel estudio.
La selección equilibrada, en la que las fuerzas evolutivas en duelo impulsan a una especie a preservar una serie de rasgos, puede ayudar a explicar por qué existen estos puntos calientes con muchos genes.
Un ejemplo: en el estudio, se encontró una eliminación de ADN que aumenta el riesgo de una persona de padecer un trastorno sanguíneo llamado talasemia en aproximadamente el 16 por ciento de los genes en las poblaciones de África subsahariana. Si bien la evolución eliminó principalmente esta variación genética de las sociedades humanas enEn otras partes del mundo, la variación persiste en el África subsahariana porque es valiosa allí, dice Gokcumen: la eliminación puede conferir resistencia a la malaria, una enfermedad importante en la región.
"Hay una razón evolutiva por la cual esta mutación persiste, a pesar de sus efectos nocivos", dice. "En realidad, también es beneficiosa, al menos para algunas poblaciones. El equilibrio de la selección es importante para la adaptación, y creemos que contribuye al desarrollo dealgunos puntos calientes de variantes estructurales. "
Si los hallazgos sobre el equilibrio de la selección muestran la adaptabilidad de la humanidad, un segundo resultado del estudio sugiere cuán delicados somos, cuán fácilmente pueden surgir problemas.
La conclusión tiene que ver con la maleabilidad del ADN humano y la posibilidad de que algunos puntos calientes de variación puedan estar localizados en secciones del genoma que, por razones bioquímicas, son más susceptibles de ser alteradas.
En la mayoría de las personas, las mutaciones genéticas en estas regiones no son devastadoras. Pero en algunos casos, las grandes deleciones genéticas que comienzan en un hotspot y terminan en otro pueden resultar en el borrado de genes enteros en el medio, lo que lleva a complicaciones de salud, dice Gokcumen.
Un ejemplo: el estudio encontró que varios puntos calientes de variantes estructurales consecutivas se encuentran a ambos lados del gen de la homeobox de baja estatura SHOX, cuya eliminación puede provocar un trastorno grave del crecimiento óseo que causa una estatura muy baja. En algunas personasque carecen del gen SHOX, las eliminaciones de ADN comenzaron en un punto de acceso, abarcaron todo el gen SHOX y terminaron en un segundo punto de acceso.
Cuando Gokcumen y Lin realizaron pruebas estadísticas, encontraron que los puntos de inicio y finalización de grandes mutaciones genéticas con relevancia médica conocida se encontraban en puntos calientes de variantes estructurales con más frecuencia de lo esperado.
El estudio fue financiado por la National Science Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Buffalo . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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