Download expresión génica -splicing alternativo - Evolibro

Evolibro la Enseñanza de la Evolución
Pensar la Biología
Resumen de la conferencia “Pensar Biología”. Alberto Kornblihtt en el marco de conferencias
TED. Buenos Aires, Argentina, 4 de agosto de 2010
Hoy vamos a pensar en la biología como la ciencia que se ocupa de las diferencias y similitudes
entre los seres vivos.
Por ejemplo si observamos un helecho, un pino y un rosal, los tres son plantas vasculares, es
decir que tienen tejidos por los que circula savia. Pero, ¿en qué se diferencian?, los helechos
no tienen semillas y el pino y la rosa si, pero mientras la rosa tiene semillas dentro de un fruto
el pino tiene semillas desnudas.
Pensemos en tres moluscos: el pulpo el calamar y la almeja. Que los diferencia? Además de
que podemos pensar en cualquiera de ellos en un plato de comida, es decir en nuestro
ambiente, (risas), el pulpo y el calamar, no tienen caparazón, el pulpo no tiene pluma y el
calamar sí.
El tiburón, el delfín y la orca, también son buenos ejemplos, los tres son hidrodinámicos, son
vertebrados, viven en el agua. Solo que el delfín y la orca son mamíferos, y se caracterizan por
tener pelos y producir leche. Mientras que el tiburón es un pez y sus ancestros eran peces; en
cambio los ancestros del delfín y la orca eran cuadrúpedos, vivían en la tierra y se parecían a
las vacas, así que en forma secundaria apareció la adaptación a ser hidrodinámicos.
Otra comparación posible es entre individuos pertenecientes a la misma especie, por ejemplo
entre dos Homo sapiens, encontrará infinidad de diferencias y semejanzas incluso relacionada
con aspectos culturales.
Veamos cómo este tema también se usa en el mundo de la ficción. En la historia del del
planeta Pandora, creado por james Cameron viven criaturas como Jake Sally que es un
“Avatar” y Neytiri que es un “Navi”. Las diferencias son que como Jake Sally tiene ADN
humano, tiene cinco dedos y Neytiri tiene cuatro.
Todas estas diferencias residen básicamente, en la macromolécula que tiene información
genética. El ADN, hoy no vamos a explicar cómo está codificada esa información en el ADN, no
tenemos tiempo, eso nos va a llevaría mucho tiempo.
Lo que si podemos conversar hoy es que hay un sin embargo, todas las características que
nombramos están codificadas en el ADN, pero hay características que nada tienen que ver con
eso sino más bien con el ambiente. Hay muchos ejemplos de seres vivos diferenciados por el
ambiente, individuos que teniendo la misma información genética o muy similar se ven muy
diferentes, por ejemplo, dos plantas obtenidas por reproducción vegetativa en el jardín, etc.
Entre seres humanos los ejemplos de parecidos o diferencias ambientales, tienen que ver con
su carácter, con su ideología, con las experiencias de su vida, y probablemente con estímulos
que recibieron del ambiente intrauterino.
Porque el FENOTIPO es la interacción irreversible del GENOTIPO con el AMBIENTE.
www.evolibro.webnode.es
A.Dutra A. y A. Rojas F.
Evolibro la Enseñanza de la Evolución
Hay situaciones en las cuales lo genético predomina, otras en las cuales lo ambiental
predomina.
¿Qué es el fenotipo?
FENOTIPO
¿Qué es el genotipo?
GENNOTIPO
Aspecto, morfología ,
anatomía,fisiología,
comportamiento
AMBIENTE
Condiciones físicas y
ambiente biológico
ADN
El ADN TRABAJA haciendo que la célula fabrique proteínas. La estructura del ADN se puede
describir como una doble cadena, doble hélice, como una escalera en donde los peldaños
están formados por unas moléculas que según en qué orden se ubican, determinan que
proteínas se forman
Watson ha sido testigo de una revolución en la ciencia, en la vida cotidiana y en la sociedad ya
que gracias a su trabajo junto con otros científicos, ha revolucionado nuestra vida.
Esa revolución en principio científica fue acompañada por otra revolución, la tecnológica. Hoy
se usan otros instrumentos para cualquier trabajo científico .Kornblihtt compara en su
alocución ,la típica foto de Watson y Crick señalando la maqueta del ADN con una regla de
cálculo, con la computadora que usa cada niño en el aula hoy.
La revolución que Watson presenció y que nosotros estamos presenciando junto con él, abarca
muchas cosas producidas por ingeniería genética como por ejemplo:

Diagnostico de enfermedades hereditarias y cáncer.

Remedios producidos por tecnologías del ADN recombinante, interferón,
eritropoyetina, hormona del crecimiento, insulina, etc.

Vacunas recombinantes, como la vacuna de la hepatitis B.

Animales y plantas transgénicos

Anticuerpos monoclonales que inventó el premio nobel argentino Weistein.

Medicina forense y determinación de lazos familiares.

Determinación de identidad y lazoa familiares

Terapia génica que está en experimentación

Farmacogenómica, medicina personalizada

Determinación de lazos familia
www.evolibro.webnode.es
A.Dutra A. y A. Rojas F.
Evolibro la Enseñanza de la Evolución
Es decir que así como la biología puede distinguir los individuos de diferentes especies, el ADN
también puede mostrar la diferencia entre un hijo adoptado y un hijo natural

La revolución ocurrió también en la industria y en la agricultura:

Como dijimos antes ADN recombinante se usa en la industria farmacéutica

Animales y plantas transgénicas

Detección de contaminación en alimentos, trazabilidad

Identificación de ganado robado

Tipificación de semen de reproductores
Miren hasta qué punto la revolución biotecnológica afecta nuestra vida cotidiana, todo el
mundo compra vaqueros gastados, ¿verdad? ¿Cómo se producen?
Se producen enzimas de uso industrial…en este caso una enzima producida por ingeniería
genética, hace lo que antiguamente se hacía lavando y frotando con piedras para producir el
gastado, lo que en ingles se dice “stone washing”, ya no existe más. Hoy los vaqueros se gastan
tratándolos con una celulasa, producida por un hongo. Un gen de ese hongo ha sido
transferido a una bacteria, ahora esa bacteria se reproduce industrialmente en cultivos de los
cuales se extrae la enzima que se usa en las fábricas de jean para tratar sus productos.
Bien, en las células se encuentran los cromosomas, en los cromosomas está el ADN, en el ADN
hay genes, cada gen es copiado para fabricar ARN y esos ARN forman proteínas. La proteína es
la que cumple una función en nuestras células, las proteínas son como los trabajadores los
obreros de la célula. Esto está ocurriendo en sus células en este momento....
Ahora la cosa se pone compleja…Un gen está compuesto por segmentos de ADN que se
llaman exones y segmentos intercalados que se llaman intrones. Cuando se produce el
copiado,(transcripción) se copia todo, intrones y exones, pero antes de que se fabrique la
proteína, antes de la traducción, se eliminan los intrones. La célula los tira a la basura, y une
los intrones entre sí. Ese proceso se llama splicing, que quiere decir “corte y empalme “y está
ocurriendo en sus células en este momento y durante todo el día.…
Hasta los años 80 se pensaba que cada gen daba lugar a una proteína, a partir de los 80 se
descubrió que un gen es capaz de codificar la formación de muchas proteínas. El proceso que
lo permite se llama “splicing alternativo”.
Con lo cual un mismo gen puede producir dos proteínas distintas, una a partir del ARN que
incluye un intrón y otra distinta a partir del ARN que no lo incluye.
El splicing alternativo parece ser la causa de la gran complejidad de los vertebrados.
Por ejemplo el gusano Caenorhabditis elegans, invertebrado acuático de 1 mm de largo
formado por 10000 células, cada una de las cuales tiene 19000 genes. Probablemente esos
números no les dicen nada. Pero si comparan con los datos de un individuo perteneciente a la
www.evolibro.webnode.es
A.Dutra A. y A. Rojas F.
Evolibro la Enseñanza de la Evolución
especie homo sapiens, se sorprenderán, aunque no seamos antropocéntricos es fácil pensar
que somos mucho más complejos que ese gusanito., sin embargo el número de genes que
tenemos no es tan diferente verán que algunos tenemos casi 2 m de largo y
aproximadamente 10 13 células, es decir 10 billones de células, y 23.000 genes en cada
célula…
¿Dónde está la diferencia?
1. No somos más complejos por tener más genes
2. El gusano con sus 19000 genes puede fabricar 25000 proteínas, mientras que
nosotros con nuestros 23000 genes podemos fabricar más de 100.000 proteínas
diferentes. Esto es así porque el 80% de nuestro genoma puede por splicing
alternativo producir más proteínas.
Así que nuestra complejidad, la de los vertebrados, los mamíferos y las aves, radica en la
enorme cantidad de proteínas que podemos fabricar en nuestras células.
Además el splicing alternativo tiene mucha importancia en la causalidad de muchas
enfermedades como por ejemplo:








Cáncer de mama, renal y gástrico, de próstata, de ovario, de pulmón, melanoma y
linfoma
Síndrome de frágil X
Demencia rontotemporal
Distrofia miotonica
Distrofia fas io-escapulo -humoral
Neurofibromatosis
Síndrome de Prader Willi
Fibrosis quística
… otro ejemplo, dentro del oído (oído externo), hay un aparato sensor (oído interno), dentro
de la cóclea hay un líquido que vibra cuando llega la onda sonora, ese líquido baña unas células
sensitivas, que se llaman células ciliadas. Esas células tienen canales de membrana que regulan
la entrada y salida de iones desde el líquido extracelular al citoplasma y viceversa. Cuando
llega el sonido, las cilias se mueven, los canales se alteran mecánicamente, dejan entrar iones
a la célula y se genera un impulso nervioso, que se transmite a otras células, las que forman el
nervio auditivo. Ese impulso va al cerebro y nos hace sentir el sonido.
Las células de la cóclea captan distintas frecuencias de sonido, es decir que los canales se
abren, diferente, se especula que cada tipo de canal se debe a una variante distinta de splicing
alternativo. Es decir que la capacidad de captar diferentes frecuencias se debería a distintas
variantes de una misma proteína que envía impulsos nerviosos de distinta magnitud.
Así que el splicing alternativo nos da la capacidad de distinguir cuando escuchamos a
Beethoven y cuando escuchamos a los Beatles.
¿Cómo se regula el splicing alternativo?
www.evolibro.webnode.es
A.Dutra A. y A. Rojas F.
Evolibro la Enseñanza de la Evolución
El trabajo de laboratorio de la facultad de ciencias exactas de la ciudad de BSAS ha
determinado que si la enzima que copia el ADN para formar ARN es lenta, da la posibilidad de
que los intrones se eliminen uno a uno. Pero si la enzima trabaja rápido da otra variante. Así
que la velocidad de copiado es lo que determinaría la variante de gen que será transcripto, es
decir la variante de proteína que produce ese gen.
También se ha visto que la velocidad de copiado está limitada por la estructura del gen en la
hebra de cromatina. El ADN, no está desnudo, está asociado a proteínas, formando la
cromatina, esa cromatina dentro del núcleo puede estar más enrolladla, más compacta o más
laxa; si está relajada, laxa la enzima copia rápido, si está compacta la enzima copia lento. No es
lo mismo andar sobre una pista de asfalto que andar sobre el ripio….
www.evolibro.webnode.es
A.Dutra A. y A. Rojas F.