Estudiar los procesos que regulan el genoma, clave para la comprensión de enfermedades

– Existen genes que se expresan en edades tempranas del desarrollo que después tienen que “apagarse” para que se activen otros en la vida adulta; pero en ocasiones este proceso falla.

– La  investigación sobre este tema, realizada por Mayra Furlan-Magaril, obtuvo uno de los Premios Weizmann 2012

Academia Mexicana de Ciencias

A partir del descubrimiento de la doble hélice del ADN (ácido desoxirribonucleico) realizado por James Watson y Francis Crick en 1953, se detonó la investigación en el área de la genética.

El siglo XX terminó con el conocimiento de los tres mil millones de pares de nucleótidos (compuestos orgánicos formados por una base nitrogenada, fosfato y azúcar) cuya secuencia encapsula la herencia biológica del ser humano.

Ahora el reto es entender cómo se regulan los procesos que ocurren el genoma para poder detectar errores y, de ser posible, corregirlos.

Un ejemplo de esto es la investigación doctoral de Mayra Furlan-Magaril, reconocida con el  Premio Weizmann 2012 a las mejores tesis doctorales en las áreas de ciencias exactas y naturales, dirigida a estudiar cómo se regula la expresión de los genes globina, los cuales codifican las proteínas que conforman a la hemoglobina, el componente de la sangre que transporta el oxígeno.

“Hace algunos años se secuenció el genoma humano y ahora tenemos la secuencia del ADN de una gran cantidad de organismos. En la actualidad el reto consiste en entender cómo está estructurada y cómo se regula esta secuencia”, dijo la doctora en ciencias bioquímicas.

Explicó que ciertas enfermedades tienen su origen en estas funciones regulatorias; por ejemplo, en una variedad de talasemias (donde los niveles de las globinas están alterados), en las que existen errores en la secuencia de los elementos que regulan a los genes globina, lo cual ocasiona una expresión incorrecta de estos genes generando un desbalance en los glóbulos rojos.

Con la tesis de doctorado titulada “Estudio de la formación y mantenimiento de un dominio génico: El papel de los Insulators-alpha-Globina de pollo”, Mayra Furlan-Magaril estudió algunos elementos de regulación a distancia en el genoma.

“Observé y profundicé en un tipo de elementos que se llaman insulators, éstos definen zonas de regulación, de tal forma que limitan la acción de los activadores de la transcripción. Mi trabajo se basó en describir uno de estos elementos que forman parte del dominio de las hemoglobinas y el estudio se llevó a cabo en las células sanguíneas de pollo”.

La joven científica explicó que las células sanguíneas expresan hemoglobinas que están reguladas durante el desarrollo del organismo, de tal forma que en el estado embrionario (antes del nacimiento) tiene un tipo de hemoglobina fetal o embrionaria, y cuando nace cambia a hemoglobina adulta; esto ocurre porque la afinidad con el oxígeno tiene que ser diferente.

El cambio de hemoglobina está regulado a nivel de la expresión de los genes, determinado por el elemento de regulación que la investigadora estudió durante su doctorado.

“Lo importante es que este proceso ocurre con muchos genes dentro del genoma, es decir, hay genes que se expresan en etapas tempranas del desarrollo, que después tienen que apagarse para que se activen otros en la vida adulta.

“Si logramos entender cómo es que los genes logran prenderse y apagarse de manera correcta durante el desarrollo, después podremos estudiar qué ocurre cuando estos elementos fallan, por ejemplo como en el caso de las hemoglobinas que pueden generar anemias o talasemias”.

Sobre este punto, Furlan-Magaril indicó que en la actualidad se conoce una gran cantidad de enfermedades asociadas a mutaciones en genes.

Explicó que cuando hay un cambio en la secuencia del ADN que afecta un gen en particular, entonces se entiende qué es lo que está alterado y que propicia la enfermedad, pero hay muchas otras alteraciones que no caen en los genes mismos, sino en las secuencias de regulación que son muy importantes para que los genes se expresen de manera adecuada; si se logra entender todo este mecanismo se podrían atacar las enfermedades.

AMC GENETICA MEXICANA
Mayra Furlan-Magaril realiza actualmente estudios posdoctorales en el Instituto Babraham, en Cambridge, Inglaterra (Foto: Cortesía de la doctora Furlan-Magaril).

Precisó que en el caso de la hemoglobina se podría corregir la alteración de tal manera que se aumenten los niveles de hemoglobina que están bajos, por ejemplo, en una persona que tiene talasemia, que es una enfermedad en la que los niveles de hemoglobina están alterados, en ocasiones puede deberse a que en lugar de que esté expresada la hemoglobina adulta, se está expresando la hemoglobina embrionaria. Esto es, existe una falla en el transporte de oxígeno debido a este cambio.

Furlan-Magaril mencionó que otro ejemplo de enfermedades que presentan errores en la regulación génica, son ciertos tipos de cáncer. Se conoce que algunos elementos de regulación están asociados a esta enfermedad.

“En ese caso sabemos que el ADN se metila y apaga la expresión de genes que normalmente protegen a la célula de una transformación a un estado cancerígeno. En este caso particular se podrían utilizar drogas para revertir esa metilación y permitir que los genes se expresen adecuadamente”.

A partir del desarrollo de este trabajo, la investigadora –quien realizó sus estudios de posgrado en el Instituto de Fisiología Celular de la Universidad Nacional Autónoma de México bajo la dirección del doctor Félix Recillas–, se comenzó a interesar en cómo está estructurado el genoma en el espacio.

“Si uno piensa en el DNA como una hebra de estambre estirada, hay ocasiones en las que en la secuencia un elemento está muy lejos del gen que regula; pero si pensamos que esa hebra de estambre está enrollada como ocurre en la realidad, entonces podemos pensar cómo dos cosas que si estiráramos la hebra están muy lejos, ahora en el espacio están muy cerca. Entender cómo se organiza el genoma en el espacio es el tema de investigación que llevo a cabo actualmente en mi estancia posdoctoral en el Instituto Babraham, en Cambridge, Inglaterra”.

Mayra Furlan-Magaril obtuvo el Premio Weizmann 2012 en el área de ciencias naturales.

Por la calidad de su trabajo, la Academia Mexicana de Ciencias y la Asociación Mexicana de Amigos del Instituto Weizmann de Ciencias le harán entrega de un diploma y un incentivo económico de 25 mil pesos, en ceremonia que se realizó el jueves 20 de junio en la sede de la AMC.