Un nuevo atlas muestra cómo se organiza el genoma humano

El ADN no permanece enrollado dentro del núcleo como una masa desordenada. Una investigación internacional publicada en Science demuestra que su organización responde a una arquitectura tridimensional precisa, capaz de cambiar con el tiempo, distinguir cada tipo celular e influir en el desarrollo de enfermedades como el alzhéimer y la insuficiencia cardíaca.

El trabajo forma parte del proyecto 4D Nucleome y presenta el primer gran atlas del nucleoma, el conjunto de estructuras, pliegues y marcas químicas que regulan cuándo se activan o silencian los genes. Los científicos analizaron casi 87,000 células de 16 tejidos humanos para comprender cómo el mismo código genético produce neuronas, células cardíacas, pulmonares o sanguíneas con funciones completamente diferentes.

El genoma humano funciona como una estructura dinámica

Cada célula contiene alrededor de 3,000 millones de letras de ADN. Aunque todas comparten esa secuencia, no utilizan la información de la misma manera. La diferencia depende, en parte, del modo en que el ADN se pliega dentro del núcleo y de las marcas químicas que se adhieren a determinadas regiones.

Joseph Ecker, investigador del Instituto Salk y del Instituto Médico Howard Hughes, explicó que el equipo registró simultáneamente el plegamiento tridimensional y las etiquetas químicas de células procedentes del cerebro, corazón, pulmón, piel, sangre y otros tejidos.

Los datos permitieron identificar 35 tipos celulares principales y 206 subtipos. Cada uno mostró una combinación particular de pliegues y señales químicas, comparable con una tarjeta de identidad.

El estudio también reveló que ambas capas no siempre cambian al mismo ritmo. Durante la maduración de una célula, el ADN puede reorganizarse primero y modificar después sus marcadores químicos. Esa desincronización temporal permite observar el momento en que una célula cambia de identidad.

El atlas abre nuevas vías para estudiar enfermedades

La organización física del ADN acerca regiones que pueden encontrarse muy separadas dentro de la cadena. De esta manera, un gen entra en contacto con los interruptores que controlan su actividad, mientras otras zonas permanecen ocultas y desactivadas.

El nuevo mapa ofrece una referencia sobre el funcionamiento normal de las células y facilita la comparación con tejidos enfermos. En uno de los estudios sobre envejecimiento cerebral, los investigadores descubrieron que las células inmunitarias propias del cerebro comienzan a ser reemplazadas con los años por células procedentes de la sangre, asociadas con procesos inflamatorios.

Otro trabajo analizó el factor TBX5, relacionado con cardiopatías congénitas. Los científicos observaron que una cantidad reducida de esta proteína altera el plegamiento del ADN en las células del corazón, lo que refuerza la idea de que la arquitectura genómica puede resultar decisiva en el origen de distintas enfermedades.

El investigador Toni Gabaldón, del Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona, calificó el proyecto como un avance de enorme escala. Aunque la ciencia ya conocía la influencia de la estructura tridimensional del ADN, el nuevo atlas combina esa información con datos químicos y celulares a una resolución sin precedentes.

Los autores consideran que estos hallazgos podrían mejorar la comprensión de enfermedades genéticas, favorecer terapias celulares y perfeccionar estrategias de medicina regenerativa. También podrían ayudar a reducir los efectos de algunas mutaciones o facilitar la recuperación de órganos dañados.

Pese al avance, los investigadores reconocen que apenas comienzan a comprender la complejidad del nucleoma y su influencia sobre la salud humana.

Si este artículo despertó tu interés, revisa: Cultivos resistentes podrían surgir de un hallazgo celular