La era genómica y la era proteómica

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La era genómica y la era proteómica
Al mismo tiempo, los avances generados por la teoría celular desencade- naron una serie de descubrimientos sobre la estructura y funciones ce- lulares. A finales del siglo XIX el monje Johann Gregor Mendel postuló la existencia de unidades transmisoras de la herencia llamadas genes. Las contribuciones de Morgan, de Vries, Correns y Tschermack confirmaron estos conocimientos a principio del siglo XX.
Friedrich Meischer aisló los núcleos celulares y llamó a la sustancia que contenían nucleína. Zacharias demostró que la nucleína formaba los cromosomas. Al mismo tiempo Walter Flemming, quien observó la división longitudinal de los cromosomas en la mitosis, y Robert Feulgen lograron teñir los cromosomas. Weissmann asoció los cromosomas con la herencia a fines del siglo XIX. Estos impactantes conocimientos aceleraron los des- cubrimientos en genética y sirvieron como preámbulo para el siglo XX.
A principios del siglo XX, Tomas Hunt Morgan definió la herencia ligada al sexo en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) mis-
ma que se muestra en la figu- ra 1.15, mientras que Alfred Sturtevant elaboró el mapa genético de la mosca, que fue el primer mapa genético conocido. Todos estos cono- cimientos constituyeron la base para el establecimiento de la teoría cromosómica de la herencia postulada en el inicio del siglo XX.
En 1926, Müller descu- bre que los rayos X provo- can mutaciones en la mosca de la fruta, mientras Kossel y Levene demostraron que
Figura 1.15 Drosophila Melanogaster.
la nucleína era rica en nitró-
geno y que es un ácido des-
oxirribonucleico. En 1929, Alexander Flemming descubrió la penicilina al contaminarse un cultivo de bacterias con el hongo Penicillium. En 1940, Chargaff descubre que el ADN contiene las mismas cantidades de
Figura 1.16 James Watson y Francis Crick.
adenina y timina, así como la misma proporción de guanina y citosina. En 1944, Avery, McLeod y McCarty prue- ban que el ADN es el material gené- tico y no las proteínas que se asocian en los cromosomas. En 1953, James Watson y Francis Crick presentan la estructura del ADN con el modelo de la doble hélice.
A partir del conocimiento de la estructura del ADN se desencadena el conocimiento acelerado de los procesos de síntesis de ADN, ARN y proteínas. Se genera ADN artificial, se descubre la forma en que los vi- rus y las bacterias inyectan su ma- terial genético en otros organismos. En 1965, Jacob y Monod descubren los mecanismos de regulación génica en el metabolismo de la lactosa, y en 1967, Nirenberg y Khorana descifran el código genético. Para 1970 ya se
había aislado el primer gen bacteriano, ya se conocía la primera enzima
de restricción usada para cortar segmentos de ADN y se había sintetiza- do un gen artificial.
Los nuevos conocimientos adquiridos sobre la naturaleza de los áci- dos nucleicos y los avances sobre la estructura de la célula dieron luz sobre las diferencias entre los seres vivos. Esto, aunado al concepto de evolución, generó cambios en la clasificación, hasta entonces de tres rei- nos. El mundo microscópico, que antes se consideraba dentro del Reino Protista se separó en dos grupos según las diferencias entre las células primitivas, procariontes, sin núcleo, ni organelos, y las células eucarion- tes de los protozoarios y protofitas. El conocimiento sobre la forma de nutrición de los hongos también provocó que se incluyeran en el nuevo Reino Fungi. En 1969, Whittaker propuso el sistema de cinco reinos: Monera (unicelulares procariontes), Protista (unicelulares eucariontes), Fungi (hongos), Plantae (eucariontes pluricelulares fotosintéticos) y Ani- malia (eucariontes pluricelulares que se nutren por ingestión).
Animales
EubacteriaProtistas
Plantas
Hongos
Arqueobacteria
 Progenitor 
Figura 1.17 Clasificación de Woese.
En 1972, Singer y Nicholson proponen el modelo de estructu- ra de la membrana celular. En 1978 se logró producir insulina humana en bacterias alteradas genéticamente, con lo que la in- vestigación avanzaba hacia la re- solución de problemas médicos concretos. En 1985, Jeffreys de- sarrolla la técnica de la huella genética para la identificación de personas y en 1986, David Smith anuncia el inicio del Proyecto Genoma Humano, cuyos objeti- vos eran construir el mapa gené- tico del ser humano.
En 1987 se lograron otros cambios en la clasificación deEucariotas
los seres vivos (ver la figura 1.17), pues Carl Woese probó que las dife-
rencias entre el ARN ribosomal de los miembros de Reino Monera los separaba evolutivamente en dos grupos. Entonces se separaron las bac- terias en archaeobacteria y eubacteria, quedando el sistema de clasifica- ción en seis reinos.
En 1990, el mismo Woese propuso una nueva jerarquía taxonómica para agrupar los reinos divididos en tres dominios: Bacteria, Archea y Eukarya. Esta división establece que la mayor diferencia entre los seres vivos no es la diferencia entre procariontes y eucariontes, como se venía pensando, pues las archaeobacterias tienen un metabolismo muy distin- to que las distancia evolutivamente de los demás procariontes. Asimis- mo, el metabolismo de bacterias, a pesar de ser procariontes, es similar en rutas como la respiración anaerobia, al de los eucariontes.
En 1990 se inició oficialmente el Proyecto Genoma Humano, con el objeto de acelerar el conocimiento sobre la secuencia de las unidades que conforman el ADN, y la estructura y forma de los cromosomas. En 1992 se logró detectar anomalías genéticas como la fibrosis quística y la hemofilia en embriones humanos y se relaciona la huella genética de soldados muertos en combate con sus familiares.
En 1992 se autorizó la comercialización de los primeros tomates transgénicos producidos con la mezcla de genes de especies distintas. En 1993 se discuten las implicaciones legales del Proyecto Genoma Hu- mano. En 1995 se aplicó la técnica de las huellas genéticas en el caso del homicidio de la esposa del futbolista O. J. Simpson y se presentó la secuencia del genoma de la bacteria Mycoplasma genitalium, considera- da el organismo con el genoma más corto. En este mismo año la revista Nature publicó un mapa de por lo menos el 75 por ciento del genoma humano.
En 1996 fue secuenciado el genoma de la bacteria Methanococcus jannaschii, lo que permitió confirmar la existencia de una tercera rama evolutiva de bacterias relacionadas con el origen de la vida. Por otro lado, se comercializa un biochip para analizar las mutaciones del virus del SIDA. En 1997, Wilmut del Instituto Roslin obtuvo a la oveja Dolly, el primer mamífero clonado. En 1998, Craig Venter anuncia que la secuen- ciación del genoma humano concluirá en el año 2001. En 1999 se obtie- ne un ratón más inteligente con la manipulación de genes relacionados con la memoria, mientras que en este mismo año muere Gelsinger, de 18 años, después de recibir un tratamiento de terapia génica.
Todos estos datos son una muestra de los importantes logros en el conocimiento del genoma del ser humano y de muchos otros organis- mos de importancia económica y médica. Sin embargo, el conocer la secuencia del ADN no es más que el inicio de una era de investigaciones mucho más complejas denominadas “proteómicas”, en las que se reque- rirá el conocimiento de la estructura y función de la proteína específica que es producida por una secuencia de ADN. Los avances en este campo son muy lentos, mientras tanto, el conocimiento de la secuencia no tie- ne ninguna aplicación si no se conoce cuál es el mecanismo de acción de la proteína específica. De este modo el proteoma es el conjunto de proteínas que produce el organismo a través de la secuencia del ADN del genoma. El proteoma está compuesto al menos por 45 000 genes, en donde cada gen corresponde al menos a una proteína. En este siglo XXI, uno de los retos más interesantes de la biología será el esclarecimiento del proteoma humano.
Cabe señalar que la formación de una proteína depende del indivi- duo, de su estado de desarrollo, del tipo de célula y de lascondiciones ambientales, por lo que la variabilidad proteómica es mucho mayor que el contenido del genoma humano.