Un estudio coliderado por el Instituto de Biología Evolutiva (IBE) con Illumina y la Facultad de Medicina de Baylor identifica cientos de miles de regiones conservadas, en el genoma humano no codificante, mediante la comparación de la mayor base de datos de genomas de primates y mamíferos
Un estudio publicado en la revista Nature coliderado por el Instituto de Biología Evolutiva (IBE) , centro conjunto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Pompeu Fabra (UPF) , Illumina y la Facultad de Medicina de Baylor, con el colaboración del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), aporta una nueva visión sobre la información genética de los primates que podría revelar datos clave sobre las partes menos conocidas del genoma humano -el genoma no codificante-, su papel en la salud y en nuestra evolución. Este estudio es una continuación del número especial de Science publicado en junio de 2023, que recopiló el mayor catálogo de información genómica de primates hasta la fecha.
El genoma no codificante no contiene información sobre las proteínas de nuestro organismo y, aunque representa el 99% del ADN, su función es en gran parte desconocida.
Gracias al ADN secuenciado en el CNAG, el estudio ha generado y comparado los genomas de 239 especies de primates y 202 especies de mamíferos placentarios. El análisis ha revelado que existen cientos de miles de secuencias reguladoras no codificantes, resultantes de adaptaciones evolutivas recientes, que se conservan exclusivamente en primates y humanos.
Secuencias genómicas no codificantes identificadas que regulan la salud humana
La preservación o ausencia de cambios en los elementos genómicos a lo largo de la evolución debido a la selección natural es un indicio de la importancia de su papel en la supervivencia de una especie o de un orden de animales como los primates, incluidos los humanos. Por tanto, una ligera variación en su secuencia de ADN en los cientos de miles de regiones reguladoras identificadas en este estudio podría provocar alteraciones en nuestros rasgos biológicos, incluida la salud humana.
“La conservación en regiones del genoma humano es una de las herramientas más poderosas que tenemos para descubrir la funcionalidad en el vasto genoma humano. Comprender la funcionalidad del genoma sigue siendo uno de los retos más importantes de la genética humana”, afirma Tomàs Marqués-Bonet, investigador ICREA en el IBE y catedrático de Genética en el Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida (MELIS) de la Universidad Pompeu Fabra ( UPF).
Un paso esencial para el mapeo genético de enfermedades en el genoma no codificante
Comprender los efectos de las variantes genéticas humanas es crucial para el diagnóstico y tratamiento precisos de las enfermedades genéticas. Sin embargo, los efectos de las variantes genéticas en el genoma no codificante siguen siendo difíciles de predecir.
Por el contrario, con las secuencias de ADN que codifican proteínas, una parte del genoma mucho más estudiada, se han logrado avances recientes utilizando técnicas de aprendizaje profundo. Ahora, esta tecnología podría aplicarse a las secuencias no codificantes identificadas en el estudio.
"Mapear los elementos de secuenciación restringidos en el genoma no codificante es un paso esencial para comprender los efectos de todas las variantes en todo el genoma y vincularlos con rasgos y resultados específicos de la enfermedad", explica Lukas Kuderna, primer autor del estudio, actualmente investigador en Illumina. y anteriormente en la OIE.
Secuencias no codificantes revelan nuevos datos sobre la evolución humana
Hasta la fecha, los estudios de genómica comparada han logrado encontrar secuencias restringidas en especies de mamíferos placentarios distantes. Sin embargo, las adaptaciones evolutivas recientes más cercanas al origen de nuestra propia especie han resultado mucho más difíciles de identificar. Esto ocurre porque se encuentran en el genoma no codificante que, en comparación con el ADN codificante, evoluciona mucho más rápido.
Al comparar secuencias restringidas en especies de primates y humanos, el estudio demuestra que una fracción sustancial de los elementos reguladores no codificantes del genoma humano tienen orígenes relativamente recientes.
El genoma no codificante que nos hace únicos entre los mamíferos
El estudio demuestra que muchos de estos elementos reguladores no codificantes, que antes se pensaba que no estaban restringidos y tenían un significado biológico incierto, en realidad representan adaptaciones evolutivas recientes de nuestro orden.
“Estos elementos reguladores del ADN, que han estado restringidos a lo largo de la evolución de los primates, podrían desempeñar un papel fundamental en el desarrollo de rasgos primates y humanos, ofreciendo nuevos conocimientos sobre los fundamentos moleculares de la biología única de nuestra propia especie”, afirma Tomàs Marquès-Bonet .
Referencia bibliográfica:
Kuderna, LFK et al., ' Identificación de elementos de secuencia restringidos en 239 genomas de primates ' Nature. Noviembre de 2023. DOI: 10.1038/s41586-023-06798-8
