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Ciencia

Orestes decifra drosófila

Grupo de Ribeirão Preto descubre 91 genes de ese insecto modelo gracias a la técnica brasileña

La drosófila o mosca de las frutas – Drosophila melanogaster, observada comunmente alrededor de las bananas maduras -, el insecto más común en los laboratorios del mundo, acaba de pasar por una relectura. En octubre del año pasado, un equipo de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (USP), de Ribeirão Preto, concluyó una investigación que descubrió 91 nuevos genes del insecto y generó secuencias que contribuyen para la definición del transcriptoma – conjunto de todos los ácidos ribonucleicos (ARNs) de un organismo, que constituyen su código genético. Con ello, se abrió el camino para análisis más precisos acerca de cómo actúan los genes y cómo se relacionan en la drosófila.

El insecto, estudiado hace cerca de 90 años, que tiene como máximo medio centímetro de largo y ha sido utilizado en la búsqueda de una intelección de las enfermedades y disfunciones humanas, se encuentra en la base de la evolución de la genética: fue adoptado como modelo de laboratorio porque tiene cromosomas grandes, fácilmente visibles en el microscopio, y se reproduce con relativa rapidez: entre diez y 12 días.

Investigación global
La investigación del equipo de la USP fue motivada por la publicación de la primera versión de la secuencia del genoma – el conjunto de los genes – de la drosófila, con resultados de la lectura de cerca de 120 millones de pares de bases de la molécula de ácido desoxirribonucleico, el ADN, portador del código genético en cada célula. Anunciado en marzo de 2000, el secuenciamiento del genoma de la drosófila resultó de una megaoperación que involucró al grupo del Proyecto Genoma de Drosophila de Berkeley (BDGP), de la Universidad de California y a la empresa americana Celera Genomics.

Se espera que la secuencia finalizada de los genes, con 180 millones de bases, sea liberada este año. Pero en organismos complejos la lectura de la secuencia genómica por sí sola no permite la identificación correcta de todos los genes. En dichos organismos, partes del ADN que constituye el gen son retiradas durante la formación del ARN mensajero, la molécula que carga la información que será traducida en la formación de proteínas. De allí se desprende la necesidad de obtener las secuencias presentes en los ARNs. Para ello, el grupo californiano BDGP usa la técnica de ESTs (Expressed Sequence Tags , o etiquetas de secuencias expresadas), que resulta en lecturas de las puntas de los ARNs mensajeros.

Sin embargo, el equipo brasileño, formado 15 investigadores – por sugerencia de la dirección científica de la FAPESP, que financió la investigación -, empleó una técnica nueva en estudios de esa naturaleza: Open Reading Expressed Sequence Tags (etiquetas de la fase abierta de lecturade secuencias expresadas), conocida por la sigla Orestes. Creada en Brasil y utilizada en la investigación del Genoma Humano del Cáncer, también financiada por la FAPESP en asociación con el Instituto Ludwig de São Paulo, dicha técnica fue desarrollada por investigadores del mencionado instituto, que se la transfirieron a la USP de Ribeirão Preto.

La técnica Orestes se diferencia de la metodología clásica en el estudio de la drosófila porque no prioriza la lectura de las extremidades, sino de las partes centrales de las secuencias de los ARNs mensajeros, donde tienden a concentrarse las informaciones del código genético que se traducen en proteínas.

Un camino valioso
Maria Luísa Paçó-Larson, coordinadora del estudio de la USP, apunta otra diferencia: el método brasileño constituye un valioso camino para la detección de las moléculas de ARNs mensajeros poco abundantes y por tal motivo difíciles de clonar mediante técnicas usuales. Así, la investigación comprobó la validez de la técnica: “Constatamos que el método Orestes puede generar informaciones nuevas sobre secuencias expresadas que complementan a las obtenidas por medio de los métodos convencionales”, dice Paçó-Larson.

En tiempo récord, entre abril y septiembre, el equipo obtuvo y analizó 10.092 lecturas de secuencias Orestes de drosófila. “Contando con la colaboración de los investigadores del Instituto Ludwig y del Hemocentro de Ribeirão Preto, nuestro equipo fue responsable por la ejecución de todo el proceso: extracción de ARNs, generación de perfiles, clonación, producción y análisis de las secuencias”, dice la investigadora.

Los análisis del equipo validaron 91 nuevos genes. Con base en la semejanza con proteínas de otros organismos, la mitad de esos genes fue anotada como codificadores de proteínas de diversas funciones: regulatoria, enzimática y estructural, por ejemplo. También se identificaron otras 113 secuencias, derivadas de regiones no clasificadas como genes con base en el análisis de la secuencia genómica. “Detectamos fragmentos de genes no caracterizados y también secuencias para las cuales no existía ninguna EST, un material absolutamente nuevo en términos de secuencia expresada de la drosófila”, revela Maria Luísa. Es decir que se abrió así el camino para la formulación de análisis más precisos respecto al papel de esos nuevos genes en el organismo.

Estudio acelerado
Existen cerca de 90 mil ESTs de Drosophila, según los informes del BDGP. “Esos ESTs contribuyeron para identificar cerca del 40% de los genes previstos por el análisis de la secuencia genómica liberada en el informe de marzo de 2000 del BDGP”, dice Larson. Para identificar el otro 60% de genes, el BDGP empezó un nuevo proyecto para generar 200 mil ESTs, a un ritmo de 4 mil por mes. Para Paçó-Larson, es posible acelerar esa marcha sin perder calidad. “Con base en los datos obtenidos en esta experiencia piloto, creemos que el método Orestes puede complementar los datos generados por los otros proyectos”, afirma. Basada en la experiencia adquirida en el Genoma Humano del Cáncer, ella calcula que se pueden hacer cerca de 10 mil Orestes por mes con un secuenciador capilar, una especie de automóvil de lujo último modelo de los equipos de laboratorio.

Sin tener en cuenta el abordaje, es clara la importancia del secuenciamiento del genoma de la drosófila: por analogía, se pretende conocer mejor el genoma humano. De los 280 genes humanos asociados a enfermedades o malformaciones, 177 ya han sido encontrados en los cromosomas del insecto. Son los llamados genes ortólogos, con semejanzas que pueden ser funcionales y por eso permitir un abordaje más preciso de los fenómenos genéticos.

Muchas mutaciones
Hay otras cuestiones abiertas. Desde hace un siglo los estudiosos de la mosca de las frutas procuran entender cómo un organismo con un genoma relativamente limitado – solo cuatro pares de cromosomas – puede accionar mecanismos sutiles y variados de respuesta al ambiente. En los años 50, el geneticista Crodowaldo Pavan descubrió variantes locales y estacionales del insecto en 35 localidades de 17 regiones brasileñas: había una acentuada variación en la concentración de individuos, aun en lugares próximos. Como regla general, el ambiente puede variar poco, pero las drosófilas varían mucho, ésa es una de las razones por las cuales se transformaron en modelo en estudios de biología evolutiva. La lectura del genoma proporciona herramientas valiosas para esos estudios.

En octubre, el BDGP liberó la segunda versión de la secuencia genómica, con secuencias nuevas y la corrección de 330 de los gaps o lagunas dejados. Y, según el más reciente informe del grupo de Berkeley, probablemente a mediados de este año estará disponible la versión final de la secuencia del genoma. Maria Luísa cree que, con ese material, se podrá efectuar un listado más correcto de los genes previstos. Se focalizan así las lentes sobre el material genético de la mosca de las frutas y crecen las expectativas. “En el momento en que tengamos todos los ARNs, podremos generar filtros con todas las secuencias y analizarlas en una drosófila con malformación para intentar entender el proceso que la llevó a ser defectuosa”, ejemplifica Ricardo Gelerman Pinheiro Ramos, uno de los biólogos del proyecto desarrollado en Ribeirão Preto.

Impresionante
La importancia de la conclusión del secuenciamiento va mucho más allá de la genética. El investigador inglés Jonathan Hodgkin señaló recientemente en la revista Nature que actualmente el mundo tiene un consistente banco de datos genómicos: “algo impresionante”, con datos suficientes para ocupar a los biólogos durante la próximas décadas: “Nada parecido había ocurrido antes en la historia de la ciencia, ni acontecerá otra vez”.

A comienzos de noviembre, cuando el equipo de Ribeirão Preto finalizaba el artículo con los resultados de su estudio, investigadores de la Universidad de Yale analizaban la posibilidad de que el texto fuera publicado en un periódico científico internacional. Paçó-Larson afirma que las secuencias brasileñas serán depositadas en el mayor banco de datos abierto al público, sostenido por el Instituto Nacional del Cáncer (NCBI) de Estados Unidos.

Mientras aguarda las respuestas, la coordinadora esboza otro proyecto con el objetivo de generar y analizar cerca de 200 mil secuencias expresadas del genoma de la drosófila, el equivalente a 20 veces el volumen de material explorado hasta ahora. “No sabemos si un día se llegará a comprender enteramente el genoma de un organismo complejo como la Drosophila. Pero, dada su importancia como modelo experimental, todo avance en ese sentido es relevante”.

El PROYECTO
Projeto Piloto do Método Orestes (Open Reading Frame Expressed Sequence Tags) em Drosophila melanogaster 
Modalidad
Subprojeto do Projeto Genoma Humano do Câncer
Coordinadora
Maria Luísa Paçó-Larson – USP de Ribeirão Preto
Inversión
US$ 37.500,00

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