El camino de nuestros científicos en Reino Unido: ¿cómo puede México beneficiarse de sus científicos en el extranjero? (II)

Plática clave del viernes 24 de julio en el XIII Simposio de Estudios y Estudiantes Mexicanos

Este panel abordará la migración de mexicanos altamente calificados al Reino Unido. En años recientes, el paradigma de la fuga de cerebros ha cambiado, de centrarse en una pérdida de capital humano a centrarse en la circulación de cerebros a nivel mundial. Actualmente, las tecnologías de la información y la comunicación, las políticas globales y la innovación científica ofrecen nuevas posibilidades para la colaboración distante con México de nuestros científicos e ingenieros.

Genes empaquetados

Durante mucho tiempo, el paradigma en torno a la herencia genética se centraba en identificar los genes que producían cada proteína.

Los genes son segmentos de ácido desoxirribonucleico (ADN) que contienen las instrucciones para armar una secuencia de aminoácidos en la manera adecuada para que estos formen una proteína. Para poder interpretar estas instrucciones, la célula utiliza una maquinaria especializada en leer y transcribir las instrucciones de ADN en una que pueda ser leída por el sistema que produce proteínas. Esto se conoce como transcripción. Así como el ADN se compone de una secuencia pareada donde adenina se parea con timina y guanina con citosina, así el mensaje de una cadena plantilla (…-TTTACGAACAAT-…) se parea con las reglas de combinación establecidas (…-AAATGCTTGTTA-…). Pero para que estas instrucciones sean leídas, es necesario que estén en formato de ácido ribonucleico (ARN), donde las reglas de pareo cambian un poco, pues adenina se parea con uracilo y guanina de nuevo con citosina. Así, el mensaje anterior (…-AAATGCTTGTTA-…) se transcribe (…-UUUACGAACAAU-…), que es una transcripción del mensaje de ADN plantilla, por eso a este proceso se le llama transcripción.

Estructura química del ADN. Jfreyreg

Luego, el mensaje (…-UUUACGAACAAU-…) es leído en tríadas para producir los aminoácidos. Por ejemplo, el mensaje anterior comienza con UUU (uracilo-uracilo-uracilo), que la célula traduce como fenilalanina, luego ACG (adenosina-citosina-guanina) como glutamina, AAC como asparagina, AAU también como asparagina, y así con el resto de la cadena de ARN. Como en este caso se está realizando una traducción de un sistema (el de ácido nucleico) a otro (el de las proteínas), a este proceso se le llama traducción.

Proceso de traducción genética. El mRNA es el ARN mensajero, mientras que el tRNA es el ARN que se asocia a los aminoácidos (aa_x) y los transporta hacia el ribosoma para ensamblar la secuencia proteínica. DNADude

Cada proteína cumple una función específica, por lo que surgió el paradigma de que por cada función, había una proteína y por lo tanto un gen. Entonces, se planteó la hipótesis de que mientras más células tuvieran un organismo, más especialización de las células debía haber, y por lo tanto más genes debían contener. Cuando se secuenció el genoma humano, se esperaba que hubiera una gran cantidad de genes, sin embargo, donde debía haber 100,000 genes en nuestro genoma, había ¡22,000!, mientras que el nematodo Caenorhabditis elegans tenía una cantidad similar de genes. Algo no encajaba en el modelo.

Fotografía del nematodo Caenorhabditis elegans. Omegatron

Fue así que surgió la idea de que los genes estaban empalmados, es decir, que la misma secuencia de ADN podía contener la información para producir diferentes proteínas. Regresemos de nuevo a nuestra secuencia que representa un gen; dentro de la secuencia hay dos tipos de información, la que sirve para la proteína (exón) y la que no (intrón). Cuando tenemos nuestra transcripción de ARN, es necesario que pase por un proceso de ayuste, donde se recortan los exones y se pegan de nuevo entre ellos, formando un nuevo ARN mensajero maduro. A este proceso se le conoce como maduración de ARN y sucede mediante el ayuste (conocido en inglés como splicing).

Pero resulta que este ayuste puede ocurrir de diversas maneras pues existe un empalme alternativo, o varios empalmes alternativos, donde los intrones de un gen son los exones de otro gen. Esto puede suceder en combinaciones continuas, de modo que la mitad de un intrón y la mitad de un exón forman un intrón en otro gen. Así, una misma secuencia de ADN puede contener la información para producir múltiples proteínas, ahorrando espacio y material.

Esquema simplificado del proceso de ayuste (o splicing). AgD

Luego existía otro paradigma. Se creía que los genes estaban aleatoriamente dispersos en todo el genoma, pues no es necesario que estén clasificados ya que al final lo que importa son las proteínas que se producen afuera del cromosoma. Pero, por ejemplo, lo que nuestra panelista de esta mesa, Araxi Urrutia, descubrió durante su trabajo de doctorado es que, además de este empalme alternativo, los genes que se utilizan con mayor frecuencia se agrupan en una región donde tal vez la maquinaria de transcripción está aglomerada, mientras que los menos frecuentes se localizan en otras regiones del genoma. Su trabajo sobre cómo los genes de tareas domésticas (en inglés, housekeeping) se agrupan y mantienen cerca en el genoma humano fue publicado en Nature Genetics en el año 2002.

No necesitamos todas las proteínas de manera constante en todas nuestras células. Por ejemplo, las células del músculo cardiaco no requieren producir insulina, puesto que las células que hacen eso se encuentran en el páncreas, pero el gen de la insulina se encuentra en todas las células.

Actualmente, Urrutia busca entender cómo es que las interacciones entre genes permiten desarrollar nuevas adaptaciones en el organismo y cómo se alteran estas interacciones durante las enfermedades.

El trabajo de Urrutia no se realiza en laboratorios de biología molecular clásicos donde se extraen genes de las células y se secuencian, sino que ella utiliza datos. Actualmente tenemos tanta información sobre las secuencias genéticas y la ubicación de los genes dentro del genoma, que es necesario procesarla para entender los patrones subyacentes y los procesos implícitos de esas secuencias. Urrutia se la pasa trabajando con computadoras que analizan estos datos; a esto se le conoce como bioinformática.

Araxi Urrutia estudió la carrera de psicología en la Universidad Nacional Autónoma de México, de donde brincó hacia sus estudios de doctorado en genética evolutiva en la Universidad de Bath, Inglaterra, donde es actualmente profesora de genómica. Ha recibido múltiples reconocimientos, como la Beca Universitaria L’Oreal Mujeres en la Ciencia, en el Reino Unido, la Beca Universitaria de Investigación Dorothy Hodgkin de la Sociedad Real.

Imagen de portada: Cromosomas condensados (cariotipo) del ser humano. Josef Reischig