¿Sabes qué son las alteraciones genéticas? ¿Sabías que todos los seres humanos comparten el 99,9 % de su información genética? Esto significa que nuestra singularidad radica en el 0,1 % restante, que varía entre los individuos y determina nuestras características físicas (fenotipo), así como cómo respondemos a los factores ambientales.

En este artículo profundizamos en los diferentes tipos de alteraciones genéticas que pueden ocurrir en el genoma. Así como en cómo han progresado el conocimiento científico y las soluciones desde la publicación de toda la secuencia del genoma humano en 2003.

Conceptos clave

Para entender las posibles alteraciones genéticas que crean nuestra “individualidad”, deberíamos aclarar algunos conceptos clave. ADN significa ácido desoxirribonucleico, una molécula compleja que se encuentra en el núcleo de la gran mayoría de las células de nuestro cuerpo.

El ADN lleva las instrucciones para la creación y el funcionamiento de las células de nuestro cuerpo: desde el color de nuestro cabello hasta las enfermedades genéticas que podemos desarrollar.

La secuencia de ADN se representa de manera simplificada de acuerdo con la base de nucleótidos:

• Adenina (A)
• Timina (T)
• Guanina (G)
• Citosina (C)

Por lo tanto, los nucleótidos se distinguen por su base, y la secuencia de ADN se representa de una manera simplificada de acuerdo con la base de nucleótidos como A, T, C o G. La estructura del ADN tiene dos hebras de nucleótidos complementarios, que se unen de una manera específica: A con T y C con G, y Ambas cadenas se envuelven una alrededor de la otra para formar una doble hélice.

El dogma central de la biología molecular

El ADN contiene las instrucciones, pero no puede llevar a cabo todas las funciones que tienen lugar solo en el cuerpo. Las proteínas están a cargo de realizar estas funciones, y el proceso por el cual obtenemos del ADN a una proteína es capturado por el dogma central de la biología molecular. En la secuencia de ADN podemos encontrar ciertas áreas conocidas como genes, que contienen la información para producir proteínas. Estas proteínas realizan funciones específicas en el cuerpo.

Hay todo un mecanismo dentro de las células para garantizar que este proceso se lleve a cabo correctamente. En primer lugar, el ADN se transcribe en messengerRNA (ARNm) en el núcleo celular. En este proceso, el nucleótido T (timina) se reemplaza por U (Uracil) en el ARNm (de una sola cadena) que sale del núcleo y, gracias a estructuras especiales llamadas ribosomas, se traduce en proteína que está formada por una secuencia de aminoácidos.

Pero… si el ARN se forma con una combinación de 4 bases y las proteínas se forman con una combinación de 20 aminoácidos diferentes, ¿cómo funciona la traducción?

La respuesta está en el código genético esbozado en la década de 1960, por el que RW Holley, G Khorana y MW Nirenberg fueron galardonados con el Premio Nobel de Medicina. En la secuencia de ARNm, los nucleótidos se leen en tres, formando un codón que se traduce en un aminoácido específico, como se muestra en la siguiente tabla. Estas “señales” o codones codifican los aminoácidos que formarán las proteínas. Entre estas, hay 4 señales especiales:

• AGOSTO: marca el comienzo de la traducción
• UAA, UAG, UGA: estos son los códones de parada, que indican que la traducción está completa.

Finalmente, ¿cuál es la diferencia entre el genoma y el exoma?

Todo el conjunto de ADN en un organismo se llama genoma. Para los humanos, el genoma contiene más de 6 mil millones de nucleótidos. De hecho, si tomáramos toda la secuencia de ADN de una sola célula y la extendiéramos, tendría más de 2 metros de largo. Pero de esos 6 mil millones de nucleótidos, actualmente se sabe que solo una pequeña parte (aproximadamente el 2 %) contiene información de formación de proteínas, siendo esa pequeña fracción el exoma. Por lo tanto, describimos el exoma como la región codificante del ADN, mientras que el resto del ADN comprende regiones no codificantes, que no contienen información para la síntesis de proteínas.

Entonces, si no codifica proteínas, ¿cuál es la función del ADN no codificante? Durante mucho tiempo, se consideró que era “ADN basura”, sin embargo, los avances científicos han revelado que el ADN no codificante tiene múltiples funciones, la más importante de las cuales es regular la expresión de otros genes.

Así que, habiendo llegado a este punto…

¿Qué son las alteraciones genéticas?

Cualquier cambio en la secuencia de ADN puede alterar el código genético y, por lo tanto, puede alterar la síntesis de la proteína que codifica.

Por ejemplo, si nos miramos la tabla de códigos genéticos, el codón de CAA se traduce en el aminoácido glutamina, mientras que el AAA se traduce a lisina, por lo que el cambio de un nucleótido por otro (C para A) cambia la composición de la proteína, lo que podría perjudicar su función. Pero, si el cambio es a UAA, en lugar de dar lugar a glutamina, este es un codón de parada, por lo que detiene la síntesis de proteínas.

Por lo tanto, la relevancia clínica de una alteración genética dependerá de dónde se produzca, es decir, si tiene lugar en la región de codificación (exoma) o no, y también de si la alteración da lugar a un cambio drástico en la síntesis de proteínas y, por lo tanto, en su función en el cuerpo.

¿Qué tipo de cambios podrían ocurrir?

El ejemplo que se muestra arriba es una sustitución, ya que un nucleótido se intercambia por otro, pero hay otros tipos de alteraciones genéticas, de manera más general:

• Sustitución: cambia una base por otra.
• Eliminación: eliminación de una serie de bases.
• Duplicación: duplicación de una parte de las bases.
• Inversión: inversión del orden de una secuencia de bases.

¿Por qué se producen alteraciones genéticas?

Hay dos causas principales de alteraciones genéticas:

• Factores externos y ambientales.
• Factores internos y genéticos.

Casi todas las células del cuerpo humano se reemplazan regularmente. Para ello, las células se dividen en dos células hijas. Pueden producirse errores durante este proceso de división, lo que lleva a alteraciones genéticas. Los factores externos, como el tabaco o la radiación solar, entre muchos otros, aumentan la probabilidad de que se produzcan tales errores. Llamamos a estas mutaciones somáticas, porque solo afectan a la célula en la que se ha producido el error, y no se transmiten a la descendencia.

Sin embargo, las alteraciones genéticas también pueden estar presentes desde el nacimiento. Si el óvulo o el espermatozoide tiene un error genético, esto se transmitirá al cigoto y, por lo tanto, aparecerá en todas sus células, ya que todas las células del “nuevo” ser humano se originan en esa célula “original”. También es posible que la alteración ocurra durante la embriogénesis (el proceso de transformación de cigoto a embrión), incluso si no aparece en las células sexuales. En ambos casos, estas alteraciones se denominan mutaciones de la línea germinal, y las personas que las tienen pueden transmitirlas a sus hijos.

Alteraciones genéticas, mutaciones y polimorfismos

Mutaciones

Seguro has oído hablar de mutaciones, y probablemente tengas una asociación negativa con el término. Hay una razón para esto, ya que las mutaciones son alteraciones genéticas que ocurren en menos del 1 % de la población y están relacionadas con un mayor riesgo de desarrollar una enfermedad. 

Por ejemplo, probablemente hayas oído hablar del gen BRCA1. La función de este gen es controlar adecuadamente la división celular para prevenir los tumores. Una mutación en este gen da como resultado una división celular no controlada, lo que aumenta el riesgo de desarrollar un tumor. Más precisamente, las personas que tienen la mutación aBRCA1 tienen un riesgo del 46 %-87% de desarrollar cáncer de mama a lo largo de su vida.

Polimorfismos

Los polimorfismos son alteraciones genéticas que se producen en más del 1 % de la población. La mayoría de los polimorfismos son lo que se conoce como polimorfismo de un solo nucleótido o SNP, lo que significa que la alteración genética solo afecta el intercambio de un nucleótido por otro. Hoy en día hay millones de SNP conocidos distribuidos por todo el genoma. De hecho, se estima que hay 1 SNP por cada 100 a 1.000 bases (A, T, G, C) en todo el genoma.

Los SNP son responsables del 90 % de las cosas que nos distinguen entre nosotros, es decir, determinan la mayor parte de la variabilidad genética entre los individuos. Los rasgos fenotípicos, es decir, las características visibles como el color y la altura de los ojos, que nos diferencian entre nosotros, están determinados por polimorfismos genéticos. La mayoría de los SNP se encuentran en regiones no codificantes (98 % del ADN) y no afectan directamente a la salud. Otros SNP ubicados en regiones de codificación (2% del ADN) pueden influir en diferentes aspectos de un individuo, como una mayor susceptibilidad a una enfermedad multifactorial en particular, cuyo desarrollo está influenciado tanto por factores genéticos como ambientales.

La variación genética, la clave de la evolución

Por lo tanto, estas variaciones genéticas que todos tenemos en nuestros genes son las que nos hacen únicos. Si no hubiera variación genética, tampoco habría evolución, ya que el origen de toda la variación genética son las mutaciones, es decir, cambios estables y hereditarios (en generaciones sucesivas) en los genes. Las mutaciones aumentan la diversidad genética, pero no tienen un propósito adaptativo, porque ocurren por casualidad.

Cada especie tiene una tasa de mutación diferente, modulada por la selección natural para que pueda hacer frente a la dualidad de estabilidad y cambio inherente a cualquier entorno, de una manera equilibrada.

¿Te gustaría saber qué te define genéticamente?

El primer borrador de la secuencia del genoma humano se publicó a principios del siglo XXI. El Proyecto del Genoma Humano se llevó a cabo entre 1990 y 2003, e involucró a varias instituciones internacionales. Con un presupuesto inicial de 3 mil millones de dólares, el objetivo final del proyecto era descifrar toda la secuencia del genoma humano, en otras palabras, para obtener todo el texto lineal que comprende la secuencia de As, Ts, Cs y Gs que componen el ADN.

Estos avances científicos marcaron el comienzo de la era genómica en la biología y la medicina y nos permitieron establecer la secuencia del genoma de referencia humana, es decir, la secuencia de un genoma genérico a través de la cual ahora podemos analizar el genoma de una persona.

Ahora sabes por qué las personas tienen diferentes rasgos físicos, demuestran más capacidad para un determinado deporte o incluso tienen un mayor riesgo de sufrir una enfermedad en particular. Todo depende de ese 0,1 % que nos hace únicos. Ser capaz de detectar estas alteraciones genéticas de manera preventiva es esencial si queremos adaptar nuestra forma de vida en función de nuestra genética y, por lo tanto, mejorar nuestra calidad de vida.

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Algo que parecía ciencia ficción hace solo unas décadas es ahora una realidad que está al alcance de su mano, proporcionándole acceso a información valiosa y a medicina preventiva y personalizada.

Este artículo se basa en el artículo original escrito por Maria Moreno, Gerente de Enlace de Ciencias Médicas de Veritas Intercontinental.