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El genoma humano: estructura y función de los genes

INFORMACIÓN CONTENIDA EN EL GENOMA HUMANO

¿Cómo es posible que el código digital de 3.000 millones de le-tras en que consiste el genoma humano pueda dirigir los com-plejos procesos de la anatomía, la fi siología y la bioquímica hu-manas a los que se refi ere Berg? La respuesta radica en la enorme expansión de la información contenida en el genoma humano, que tiene lugar cuando pasamos de los genes del genoma a las proteínas del proteoma que orquestan numerosas funciones de las células, los órganos y todo el organismo, así como en sus interacciones con el ambiente. Incluso poseyendo la práctica to-talidad de la secuencia completa del genoma humano, todavía desconocemos el número preciso de genes existentes en el geno-ma. Las estimaciones actuales indican que el genoma contiene alrededor de 25.000 genes, pero esta cifra sólo representa una indicación de los niveles de complejidad que alcanza la descodi-fi cación de esta información digital (fi g. 3-1).

Tal como se ha expuesto en el capítulo 2, el producto de la mayor parte de los genes es una proteína cuya estruc-tura determina en última instancia las funciones concretas que desempeña dicha proteína en la célula. Sin embargo, si existiera una correspondencia unívoca simple entre genes y proteínas, tendríamos como mucho 25.000 proteínas diferen-tes. Este número parece insufi ciente para explicar la inmensa gama de funciones que tienen lugar en las células humanas. La respuesta a este dilema se encuentra en dos características de la estructura y la función de los genes. En primer lugar, muchos genes pueden producir múltiples proteínas distintas, no solamente una (v. fi g. 3-1). Este proceso, que se expone más adelante en el capítulo presente, se consigue mediante el uso de segmentos de codifi cación alternativos en los ge-nes y a través de la modifi cación bioquímica subsiguiente de la proteína codifi cada; ambas características de los genomas complejos facilitan una amplifi cación sustancial de la infor-mación contenida en el genoma. Así, se ha estimado que a través de este mecanismo los 25.000 genes humanos pueden

Durante los últimos 20 años se ha producido un progreso considerable en el conocimiento de la estructura y la función de los genes y los cromosomas a nivel molecular. Reciente-mente, como resultado directo del Proyecto Genoma Huma-no, este conocimiento se ha visto complementado por la com-prensión detallada de la organización del genoma humano a nivel de su secuencia de DNA. Estos avances se han produ-cido en gran medida gracias a las aplicaciones de la genética molecular y la genómica en muchas situaciones clínicas, que han aportado las herramientas necesarias para un nuevo en-foque de la genética médica. En este capítulo se expone una panorámica general de la organización del genoma humano y de los aspectos de la genética molecular necesarios para comprender el enfoque genético de la medicina. Para comple-tar la información que se ofrece en el mismo, en el capítulo 4 se describen muchos de los enfoques experimentales de la moderna genética molecular, que se han convertido en ele-mentos clave para la práctica y el conocimiento de la genética humana y médica.

El conocimiento más detallado de los genes y de su or-ganización en el genoma ha tenido un enorme impacto en la medicina y la comprensión de la fi siología humana. Tal como señaló el premio Nobel Paul Berg con presciencia en los albo-res de esta nueva era:

Así como nuestros actuales conocimientos y práctica de la medicina se basan en un sofi sticado conocimiento de la anatomía, fi siología y bioquímica humanas, de la misma forma, en el futuro, el manejo de la enfermedad exigirá un detallado conocimiento de la anatomía, la fi siología y la bioquímica moleculares del genoma humano... Necesitaremos un conocimiento de la manera con la que se organizan los genes, de su funcionamiento y de su regulación. Asimismo, necesitaremos que nuestros médicos estén tan familiarizados con la anatomía y la fi siología moleculares de los cromosomas y los genes como lo están ahora los cirujanos cardíacos con la estructura y el funcionamiento del corazón.