ADN No Codificante: Más que ‘Basura’ Genética

El proyecto Genoma Humano ha permitido el desarrollo de avances importantes en el área de la genética. Uno de los hitos más relevantes fue el descubrimiento de que, del total de la información genética de una persona, únicamente entre el 1 y el 2% es responsable de codificar para la síntesis de proteínas. Dado que el 98% restante no contiene información codificante, se le ha conocido coloquialmente durante mucho tiempo como “ADN basura”; sin embargo, cada vez se conoce más sobre la importancia que tiene esta región del ADN sobre el funcionamiento del organismo.

Vamos a tratar de abordar qué es el ADN no codificante y que tipos de secuencias encontramos.

¿Qué entendemos por ADN no codificante?

Aunque dentro del genoma existen diferentes tipos de secuencias, de manera general distinguimos entre regiones codificantes y regiones no codificantes, conocidas coloquialmente como “ADN basura”. Las regiones codificantes forman parte de las secuencias que durante el proceso de transcripción pasan a codificar proteínas. El estudio del ADN se ha centrado históricamente en las regiones codificantes ya que concentran el 98% de las variantes genéticas conocidas relacionadas con enfermedades hereditarias, pero existe cada vez más evidencia que muestra la relevancia de las secuencias no codificantes.

Podemos distinguir los siguientes tipos de secuencias de ADN no codificante:

• Pseudogenes: Secuencias que estructuralmente se parecen a genes conocidos, pero no codifican para proteínas.
• Telómeros: Regiones de ADN repetitivo localizadas en los extremos de los cromosomas que los protegen, aumentando su estabilidad. Los telómeros se acortan con cada división celular.
• Secuencias repetidas, transposones y elementos virales: son elementos con la capacidad de moverse a diferentes regiones del genoma de forma autónoma.
• Elementos regulatorios cis y trans: Secuencias que regulan la transcripción de un gen cercano o distante.
• Intrones:  Secuencias situadas entre exones que se transcriben en una secuencia precursora, pero que finalmente quedan eliminadas en el transcrito de ARN mensajero maduro final.

Como hemos mencionado en otros artículos, los genes son la unidad básica del genoma y en sí mismos están constituidos por ADN codificante y no codificante. A las regiones codificantes se les denomina exones mientras que a las regiones entre un exón y otro se les denomina intrones. El exoma supone entre el 1 y el 2% del genoma y los intrones constituyen un 24% del ADN. Aunque las regiones intrónicas no son codificantes, incluyen las regiones 5’-UTRs (del inglés untranslated region) o las 3’-UTRs, regiones reguladoras de suma importancia en el proceso de transcripción. Además, entre un gen y otro se encuentran las regiones intergénicas, constituidas también por ADN no codificante.

Intrones y regiones no codificantes

Ahora bien, si los intrones y regiones no codificantes no se convierten en proteínas, ¿Cuál es su función? Hasta hace poco tiempo, no se conocía la importancia de estas regiones, por lo que muchas de sus funciones continúan en estudio. Actualmente, se conoce que este tipo de secuencias tienen funciones importantes:

• Función estructural: Este tipo de ADN interviene en la compactación de los cromosomas y en la organización de los centrómeros, el punto estrecho en forma de X del par de cromosomas.
• Función reguladora: Este tipo de ADN se asocia con proteínas formando la cromatina, estructura molecular que permite controlar la transcripción, ¿nunca te has preguntado por qué células con la misma información genética forman una neurona o una célula hepática? Pues bien, la condensación de la cromatina (heterocromatina y eucromatina) permite controlar la expresión de los genes que se necesitan en cada tipo de célula y silenciar el resto. Además, en estas regiones existen secuencias reguladoras que proveen de sitios de unión para el control de la transcripción o en ocasiones ejercen su función reguladora a través de la formación de ARN no codificante.
• Función protectora: Una de las funciones más importantes es proteger el ADN para que no se degrade o dañe durante la copia del material genético.

Importancia del ADN basura o ADN no codificante

Nuestro material genético puede presentar mutaciones que pueden causar enfermedades. Diferentes estudios han mostrado que además de las mutaciones que afectan a las regiones codificantes, las variantes en regiones no codificantes del ADN también pueden relacionarse con enfermedades.

En muchas patologías de origen genético existen variantes descritas en regiones no codificantes, como en algunos tipos de cáncer o la secuencia de Pierre Robin no sindrómica, causada por mutaciones o deleciones en regiones cercanas al gen SOX9.

Otro ejemplo de cómo las variantes en el ADN basura pueden influir en la salud, se encuentra en las pruebas de riesgo poligénico, o PRS por sus siglas en inglés. Estas pruebas estudian miles o millones de variantes comunes repartidas a lo largo de todo el genoma, tanto en regiones codificantes como no codificantes, que por sí solas tienen un impacto pequeño en la salud, considerándose en conjunto permiten detectar un tipo de riesgo hasta ahora desapercibido. Algunas de las patologías que presentan puntuaciones de riesgo poligénico validadas en la literatura son el cáncer de mama, próstata, enfermedad arterial coronaria o la diabetes tipo 2.

Proyecto ENCODE

La denominación de “ADN basura” está cada vez más descartado gracias a los resultados de múltiples estudios científicos.  El uso de este concepto comienza a decaer a partir de los primeros resultados del proyecto ENCODE. Este proyecto busca construir un listado completo de todos los elementos funcionales que existen en el genoma humano, que actúan tanto a nivel de proteínas como a nivel de ARN y elementos reguladores, las circunstancias que hacen que se activen los genes y se transcriban a proteínas. Durante este proyecto se han descubierto algunas de las funciones esenciales del ADN no codificante, como la regulación de la actividad de nuestros genes.

Gracias a los avances en el conocimiento científico, el “ADN basura” pasó a denominarse ADN no codificante ya que, aunque no sintetice proteínas directamente, tiene una función esencial en el organismo. De hecho, diferentes estudios también han determinado que, generalmente, existe una correlación positiva entre la complejidad del organismo y la cantidad de ADN no codificante que se encuentra en su genoma. 

Desde Veritas, apostamos por el cuidado proactivo de la salud, ofreciendo pruebas tanto preventivas como diagnósticas para mejorar la salud de las personas a través de la genética. La secuenciación del genoma completo y las pruebas de riesgo poligénico son algunas de las pruebas preventivas al servicio de médico y paciente para implementar la medicina preventiva como parte del cuidado de la salud.