Científics catalans resolen un dels grans enigmes del genoma humà

Científics catalans resolen un dels grans enigmes del genoma humà

Un equip d’investigadors de l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB) de Barcelona ha aconseguit relacionar la major proporció de parelles d’adenines (A) i timines (T) al genoma humà amb l’estructura que adopta l’ADN quan s’empaqueta a les cèl·lules.

Equip del laboratori de Genòmica Biomèdica de l’IRB de Barcelona

El segle XVII va estar marcat pels grans exploradors europeus i la descoberta de noves civilitzacions i pobles fins aleshores desconeguts. El segle XX va ser testimoni de la carrera espacial, culminada per l’arribada de l’home a la lluna i els avenços que se’n van derivar. En els nostres dies una de les fonts més actives de nous coneixements i descobriments científics prové de l’estudi d’allò que ens fa ser humans a escala microscòpica. En aquest sentit resulta innegable que la seqüenciació del genoma humà és un dels projectes més ambiciosos del nou mil·lenni, ple de misteris que la ciència, mica en mica, està aconseguint resoldre.

Un misteri vigent durant dues dècades

Un d’aquests enigmes, observat ja a principis de segle quan el genoma humà i el d’altres espècies animals va ser seqüenciat per primera vegada, és la periodicitat a la proporció de parelles d’adenines (A) i timines (T), dos de les quatre bases nitrogenades que es troben a l’ADN i que, juntament amb la citosina (C) i la guanina (G), formen el que es podria considerar com l’abecedari amb el que s’escriu la vida. Aquesta recurrència, que fa que la proporció de parelles A/T sigui major cada 10 parells de bases, resulta clau a l’hora de comprendre la naturalesa mateixa de la distribució i emmagatzematge de l’ADN a les cèl·lules amb nucli diferenciat, característiques de les espècies eucariotes —com és el cas d’humans i plantes.

Segons Núria López-Bigas, cap del laboratori de Genòmica Biomèdica de l’IRB i responsable de l’estudi, la explicació que el seu equip ha trobat pot ajudar a “entendre millor perquè el nostre genoma i el d’altres espècies és tal i com el veiem avui en dia”

El fenomen, vinculat a com l’ADN embolica els nucleosomes —unitat de compactació bàsica del material genètic— al voltant de les proteïnes anomenades histones, s’havia explicat amb l’afavoriment de la selecció natural cap a les bases d’A/T, a causa de la seva major flexibilitat estructural. Però, gràcies a un estudi desenvolupat per investigadors de l’Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona (IRB) —un dels centres de recerca agrupats sota el segell de la institució CERCA a Catalunya—  i publicat a la prestigiosa revista Cell, ara sabem que els processos de dany i reparació de l’ADN, i les mutacions que se’n deriven, juguen un paper crucial a l’hora de crear la periodicitat en el genoma.

Una molècula d’ADN, en forma de doble hèlix, envoltant dues vegades les proteïnes de histones per formar els nucleosomes (la unitat fonamental i esencial de l’ADN). Les zones rosades són les que estan enriquides per parells de bases d’Adenina/Timina (Autora: Iris Joval Granollers)

Les mutacions trobades a tumors humans, la pista clau

Mitjançant l’anàlisi de les mutacions identificades a més de 3.000 tumors provinents de pacients humans, els investigadors de l’IRB han pogut detectar que es reparteixen també amb una periodicitat idèntica de 10 parells de bases a l’ADN. Això es deu a que hi ha seccions de l’ADN més propenses a rebre dany i reparar-lo, elevant així la proclivitat a mutacions, per com està agrupat als nucleosomes. Aquesta mateixa estructura es pot trobar, tanmateix, a les mutacions hereditàries que es passen d’una generació a una altra tant en plantes com en humans.

L’observació d’aquest fet va portar a la conclusió de que les parelles de bases A/T són les parts de l’ADN més propenses a haver experimentat canvis i alteracions al llarg de milions d’anys d’evolució, ja que les mutacions es transmeten, en la seva gran majoria, a través de les citosines (C) al transformar-se en timines (T). Aquest raonament s’ha pogut demostrar positivament per mitja d’una simulació matemàtica que ha confirmat que la taxa de mutacions està relacionada amb la periodicitat del genoma humà.

El descobriment pot ajudar als científics a identificar quines mutacions són crítiques per a la creació de tumors cancerígens.

L’impacte del descobriment sobre l’origen de la periodicitat al genoma humà no es limita només a millorar el nostre coneixement sobre l’ADN i la seva seqüenciació, sinó que permet també entendre els processos que intervenen  a les mutacions dels tumors i pot ajudar a identificar quines d’aquestes mutacions són rellevants en l’origen dels tumors cancerígens, camp on el grup de recerca de López-Bigas és també referent.

Referència bibliogràfica:

Oriol Pich, Ferran Muiños, Radhakrishnan Sabarinathan, Iker Reyes-Salazar, Abel Gonzalez-Perez, Nuria Lopez-Bigas. Somatic and germline mutation periodicity follow the orientation of the DNA minor groove around nucleosomes. Cell (2018): doi: 10.1016/j.cell.2018.10.004

Leave a Comment

Your email address will not be published.

*