|
12/06/07
Sorprenents resultats del projecte ENCODE qüestionen la visió
establerta del genoma humà
El consorci d'investigació internacional
Enciclopèdia d'Elements d'ADN (ENCODE),
coordinat per l'Institut d'Investigació Nacional del Genoma
Humà (NHGRI), que forma part dels Instituts Nacionals de
Salut (NIH) dels Estats Units, i que està integrat per trenta-cinc
grups de vuitanta organitzacions de tot el món, ha analitzat
els elements biològicament funcionals
de l'1 % del genoma humà. Els resultats es publiquen el 14
de juny a la revista Nature, i en 28 articles
complementaris més al Genome Research del
mes de juny.
Fins ara, la majoria dels estudis s'havien
concentrat en elements funcionals associats amb gens específics
i no havien proporcionat perspectives sobre elements funcionals
al llarg del genoma. El projecte ENCODE representa el primer
esforç sistemàtic per determinar on estan
ubicats tots els elements funcionals i com estan
organitzats.
El projecte ENCODE se centrà en 44 regions,
que cobreixen al voltant de l'1 per cent de la seqüència
del genoma humà, o uns 30 milions de parells de bases d'ADN.
Les regions varen ser seleccionades estratègicament per proporcionar
una secció transversal representativa del genoma humà
complet. Així doncs, el consorci ENCODE ha generat més
de 200 conjunts de dades i ha analitzat més de 600 milions
de dades.
Alguns dels resultats més rellevants
Els inesperats i sorprenents resultats han
desmentit la visió clàssica que es
tenia del funcionament del genoma humà i han desestimat que
es tracti d'una col·lecció ordenada i independent
de gens. Ans al contrari, els resultats apunten a que el genoma
consisteix en un programa genètic
organitzat en forma de xarxa complexa integrada
per gens, elements reguladors i altres tipus de seqüències
d'ADN, que interactuen de manera superposada, tot
i que el seu funcionament no ha estat desxifrat completament.
Aquests resultats faran que la comunitat científica
hagi de fer un replantejament d'algunes de les
assumpcions llargament sostingudes sobre què són els
gens i què fan, a més de com han evolucionat
els elements funcionals del genoma. Això podria tenir implicacions
notables en els esforços per identificar les seqüències
d'ADN implicades en moltes malalties humanes.
Els resultats més importants del consorci
ENCODE inclouen el descobriment segons el qual la major part de
l'ADN del genoma humà es transcriu a ARN, i que els transcrits
resultants se superposen uns als altres de manera extensiva. Aquest
extens patró de transcripció posa
en dubte la visió àmpliament defensada anteriorment
que el genoma humà consistia en un relativament petit conjunt
de gens, amb una gran quantitat de desfets d'ADN, que no eren biològicament
actius. Les noves dades indiquen que el genoma
conté molt poques seqüències que no s'usen i
que, en realitat, s'assembla més a una xarxa complexa. En
aquesta xarxa, els gens són només un dels
molts tipus de seqüències d'ADN amb un impacte funcional.
D'altres sorpreses en les
dades d'ENCODE tenen majors implicacions per a la comprensió
de l'evolució dels genomes, en especial
dels genomes de mamífers. Fins fa poc, els investigadors
pensaven que la majoria de seqüències de l'ADN importants
per a la funció biològica es trobaven en àrees
del genoma subjectes a restriccions evolutives -és a dir,
en àrees en què era més probable que la seqüència
es conservés durant el procés evolutiu. Tanmateix,
el treball d'ENCODE ha desvetllat que al voltant de la meitat dels
elements funcionals en el genoma humà no semblen
haver estat sotmesos a restriccions evolutives,
com a mínim quan són examinades mitjançant
els mètodes més actuals emprats per biòlegs
computacionals del projecte ENCODE.
"La magnitud de la complexitat
de l'estrucutra del genoma, que ha posat de manifest el projecte
ENCODE, era certament inesperada i obligarà a replantejar
alguna de les estratègies que s'utilitzen actualment per
establir relacions entre les variacions que observem en la seqüència
del genoma i manifestacions patològiques. L'objectiu -comprendre
com la seqüència del genoma determina les nostres característiques
biològiques- està potser més
lluny del que esperàvem fa quatre anys;
sens dubte, però, estem més a prop del que èrem
llavors" ha manifestat Roderic Guigó,
del Centre de Regulació Genòmica (CRG), grup de recerca
adscrit a la UPF, un dels nou científics que ha dirigit
el treball publicat a la revista Nature .
Les aportacions dels investigadors
del PRBB a ENCODE
 El
projecte ENCODE ha estat obert a tots els investigadors interessats
disposats a treballar segons les directrius del consorci. El projecte
inclou investigadors d'organitzacions acadèmiques, governamentals
i industrials ubicades a Alemanya, Austràlia, Àustria,
Canadà, Espanya, Estats Units, Japó, Regne Unit, Singapur,
Suècia i Suïssa.
Concretament, a Espanya, un grup de científics
pertanyents a diversos centres ubicats al Parc de Recerca Biomèdica
de Barcelona (PRBB)
han contribuït substancialment al projecte ENCODE. Amb l'ajut
dels dos milions de dòlars, aportats per la National Institute
of Health dels EE.UU., s'han realitzat les investigacions dutes
a terme pe l'equip liderat per Roderic Guigó (a la
imatge) a l'Institut Municipal d'Investigació Mèdica
(IMIM-Hospital del Mar), alhora també coordinador del Programa
de Bioinformàtica i Genòmica al Centre de Regulació
Genòmica (CRG), i professor catedràtic de la Universitat
Pompeu Fabra (UPF), que ha coordinat el grup de Gens i Transcripció
-un dels cinc grups en què el projecte ENCODE està
organitzat.
La investigació d'aquest grup ha produït
alguns dels resultats més inesperats
en el si del projecte. En especial, l'aplicació combinada
d'enfocaments experimentals i computacionals ha
mostrat precisament que, contràriament a les assumpcions
prèvies, la major part de la seqüència del genoma
humà es pot transcriure i que els gens no poden ser considerats
com a petites entitats del genoma, sinó com a xarxes interconnectades
de transcrits d'ARN.
 De
manera independent, el grup liderat per Xavier Estivill,
coordinador del Programa Gens i Malaltia al Centre de Regulació
Genòmica (CRG), centre adscrit a la UPF, ha investigat la
variació en el nombre de còpies en les regions ENCODE.
"L'anàlisi de variació que s'ha dut a terme en el
marc del projecte ENCODE és el més exhaustiu
aconseguit fins a aquest moment i hauria de servir de guia a futures
investigacions de variabilitat del genoma humà", ha afirmat
Xavier Estivill.
A més de les contribucions a l'article
de Nature, els investigadors del PRBB són també
autors en quatre dels articles d'ENCODE publicats
a Genome Research. Aquests articles tracten
d'ARNs no codificadors, pseudogens, i nous transcrits. En concret,
la contribució dels investigadors del PRBB ha estat rellevant
en l'article on es descriu un nou enfocament tecnològic per
estudiar de manera exhaustiva l'activitat transcripcional
dels gens que codifiquen per a proteïnes.
Els resultats d'aquest article recolzen amb fermesa la naturalesa
del genoma com a una xarxa de transcrits superposats.
Cal destacar també, que l'article a
Nature reconeix explícitament la utilització
exhaustiva que els investigadors del PRBB han realitzat de l'ordinador
Mare Nostrum del Barcelona Supercomputing Center-Centro
Nacional de Supercomputación per realitzar algun dels anàlisis
computacionals.
Científics del PRBB que han
participat en el projecte ENCODE
Universitat Pompeu Fabra (UPF):
Robert Castelo, Nuria Lopez-Bigas, Eduardo Eyras
Centre de Regulació Genòmica
(CRG): Sylvain Foissac, Tyler Alioto, Roderic Guigó,
Lluís Armengol, Xavier Estivill
Institut Municipal d'Investigació
Mèdica (IMIM-Hospital del Mar): France Denoeud
(actualmente en Genoscope), Julien Lagarde
Treball de referència:
The ENCODE Project Consortium. "Identification and analysis of functional
elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project",
Nature , 14 juny 2007, doi:10.1038/nature05874
>Altres e-noticies relacionades
Science
dedica un número especial al projecte de recerca genòmica ENCODE
|
