Los genes que determinan la complejidad animal, o lo que hace que los humanos sean mucho más complejos que una mosca de la fruta o un erizo de mar, se han identificado por primera vez.
El mecanismo secreto de cómo una célula en un animal puede ser significativamente más compleja que una célula similar en otro animal parece deberse a las proteínas y su capacidad para controlar «eventos» en el núcleo de una célula.
La investigación, realizada por el bioquímico Dr. Colin Sharpe y sus colegas de la Universidad de Portsmouth, se publica en PLoS One.
Dr. Sharpe dijo:
La mayoría de la gente está de acuerdo en que los mamíferos, y los humanos en particular, son más complejos que un gusano o una mosca de la fruta, sin saber muy bien por qué. La pregunta me ha estado molestando a mí y a otros durante mucho tiempo.
Una medida común de la complejidad es el número de diferentes tipos de células en un animal, pero se sabe poco acerca de cómo se logra la complejidad a nivel genético. El número total de genes en un genoma no es un factor determinante, este valor varía solo ligeramente en animales multicelulares, por lo que buscamos otros factores.
La Dra. Sharpe y la estudiante de MRes, Daniela Lopes Cardoso, interrogaron grandes cantidades de datos de los genomas de nueve animales, desde humanos y monos macacos hasta gusanos nematodos y la mosca de la fruta, y calcularon la diversidad de cada uno a nivel genético.
Encontraron una pequeña cantidad de proteínas que interactuaban mejor con otras proteínas y con la cromatina, la forma empaquetada de ADN en el núcleo celular.
“Estas proteínas parecen ser excelentes candidatas para lo que hay detrás de los grados de complejidad enormemente variados en los animales”, dijo el Dr. Sharpe.
“Esperábamos identificar genes que interactuaran directamente con el ADN para regular otros genes, pero no fue así. En su lugar, identificamos genes que interactuaban con la ‘cromatina’.
“Nuestros resultados sugieren que la mayor capacidad de ciertas proteínas para interactuar entre sí regula la organización dinámica de la cromatina en el núcleo como un componente de la complejidad animal”.
Los resultados son importantes, dijo, porque los científicos biomédicos dependen de una mejor comprensión de las enfermedades humanas al estudiarlas en animales. Si bien esto tiene valor, existe una preocupación subyacente de que un modelo animal puede ser demasiado simple para ser útil, que los resultados observados en un animal más simple pueden no correlacionarse con lo que sucede en un animal más complejo.
Comprender las diferencias inherentes a cómo se organizan los animales a nivel genético y las limitaciones a las interpretaciones que esto impone, proporcionará una selección más racional de modelos animales apropiados en biomedicina.
La investigación anterior del Dr. Sharpe y su equipo encontró que tres factores se encuentran detrás de las proteínas producidas por un gen, NCoR, que son más diversas en animales complejos como los humanos en comparación con, por ejemplo, los erizos de mar:
- Duplicación de genes, aunque el número total de genes en el genoma no varía significativamente, algunos genes específicos se duplican una o más veces, por ejemplo, hay un gen NCoR en erizo de mar y dos en humanos.
- Los genes únicos a menudo producen más de una proteína. El ARN mensajero (ARNm) que une el gen a la proteína se puede procesar mediante «empalme» para generar una variedad de ARNm diferentes, cada uno de los cuales codifica una proteína relacionada pero diferente. Por ejemplo, el gen del erizo de mar produce solo un tipo de ARN, mientras que en los humanos el gen NCoR2 produce más de 30 y es probable que cada uno tenga una función diferente.
- La mayoría de las proteínas consisten en dominios que tienen una función específica. El Dr. Sharpe y su equipo encontraron que la cantidad de dominios aumenta, nuevamente con NCoR, de uno en erizos de mar a tres en humanos.
