La información genómica fluye como la comunicación en Internet

Sabemos que los humanos compartimos muchísima información genética con todos los demás seres vivos, incluso con organismos tan diferentes como las moscas. Entonces, ¿cuál es la razón de que nos diferenciemos tanto?
 
Un grupo de investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) ha utilizado la teoría de redes para estudiar el material genético. En concreto, han desarrollado una red de comunicación entre los componentes del llamado epigenoma, constituida por “etiquetas” o “tags”. Gracias a ello, ahora es posible entender las diferencias entre especies, ya que resulta que esa red de comunicación es una pieza clave en la regulación genética.
 
Esta información epigenética (que es aquella que está “por encima” del genoma y está compuesta por dichas etiquetas) tiene una enorme importancia, como veremos más adelante. El equipo español –sabiendo esto– estudió cómo se va moviendo la información epigenética en los organismos. Paradójicamente -han descubierto- lo hace de la misma manera que se mueve la información por Internet. ¡Sorprendente!
 
Según han explicado los autores a este respecto en la revista Cell Reports, para hacer este hallazgo, emplearon los mismos algoritmos que se usan para analizar la influencia y la popularidad de páginas web, tales como Wikipedia o las páginas de redes sociales.
 
¿Qué es la información epigenética?
 
El epigenoma ha cobrado gran importancia a nivel científico. El genoma se ha quedado corto para comprender la vida. Por eso ha sido necesario ir más allá. La epigenómica nos diferencia como seres individuales, como grupos e incluso está relacionada con procesos patológicos y enfermedades como el cáncer. Además, nos puede ayudar a comprender cual será el impacto de nuestras actividades en la salud de generaciones futuras y en la evolución humana.
 
Aclaremos esto. Muchos de nosotros pensamos, durante años, que el ADN era el único elemento que determinaba las características que tenían todos los seres vivos y que, además, se transmitían de generación en generación. Por ello, llegamos a creer que todo está escrito en nuestros genes y que poco se podía hacer al respecto para cambiarlo.
 
Sin embargo, hace pocos años se descubrió que la vida no es algo tan sencillo. Que existen modificaciones genéticas o unas “etiquetas” (o tags) que intervienen en cómo se expresan los genes en los organismos. Esto es lo que ha recibido el llamativo nombre de epigenoma.

¿Por qué somos como somos?
 
Las células que conforman los organismos vivos se han ido especializando y repartiendo sus actividades funcionales. Es precisamente la coordinación de estas células la que hace posible la supervivencia del organismo. Para lograr este objetivo, las células tienen la capacidad de comunicarse entre ellas y con su entorno. Gracias a esta capacidad, pueden hacer frente a los cambios externos.
 
¿Pero en qué consiste esta red? ¿Cómo es posible que las células del organismo con el mismo acerbo genético sean capaces de originar formas completamente distintas, como una neurona y una célula de la piel, si todas las células presentan la misma información almacenada en su ADN, es decir, tienen el mismo genoma?
 
Pues bien, la explicación está en los mecanismos epigenéticos. Es decir, y poniéndonos un poco más técnicos, en cómo se “etiquetan” los genes para que las células puedan leer la información que contienen, diferenciarse y localizarse en las regiones oportunas. Por tanto, son precisamente estos mecanismos los encargados de activar y reprimir genes.
 
Una “etiqueta” clave

Los investigadores del CNIO recopilaron información procedente de las investigaciones realizadas al respecto hasta el momento. Y se encontraron con la existencia de una gran diversidad de modificaciones químicas que afectan al ADN. Mediante la aplicación de algoritmos matemáticos (tal y como dijimos antes, los mismos utilizados para medir la popularidad e influencia de las páginas web) llegaron a la conclusión de que había una marca específica sobre la letra “C” (citosina) del ADN clave en el proceso.
 
La “etiqueta” a la que hacemos referencia es la denominada “5hmC”. Es la que más influye en la red de comunicación de las células madre y a través de la que fluye la mayor parte de la comunicación entre los distintos elementos del epigenoma.
 
Pensemos por un momento en esos mensajes virales que nos encontramos a menudo en Facebook o Twitter. Esos mensajes son reconocidos por los lectores y se transmiten por toda la red. Pues bien, la señal 5hmC actúa como una “etiqueta” que conecta a otras “etiquetas” del ADN. Por ello, y en cierto modo, 5hmC es aquello que permite que los mensajes genéticos se puedan convertir en “mensajes virales” en el genoma.
 
Esta “etiqueta” enlaza otras marcas químicas tales como la des-metilación o los complejos moleculares que reconfiguran las histonas del material genético o, también, los factores de transcripción (proteínas que alteran la expresión de los genes). De ahí que parece tener gran importancia en los procesos de regulación epigenética.
 
Además, gracias a la 5hmC es posible regular cambios en la compactación del material genético, en los procesos de diferenciación celular o en el metabolismo energético de las células embrionarias. Recordemos que el material genético se compacta para poder llevar a cabo la división celular. Entonces la 5hmC parece tener también gran relevancia en este tipo de procesos.
 
Lo próximo a realizar
 
El estudio de la 5hmC nos muestra claramente cómo se identifica, se mueve y se reconfigura el ADN. No obstante, todavía queda mucho por investigar. La comprensión de los mecanismos de regulación del material genético será fundamental para poder preveer los cambios en nuestro genoma y cómo afecta el ambiente al mismo. Con ello será mucho más sencillo entender los aspectos ambientales que nos condicionan a nivel interno.
 
Los retos y las posibilidades futuras a nivel biomédico son enormes. Podremos comprender mejor los mecanismos evolutivos. Sabremos cuáles son los procesos de comunicación celular (con lo que ello implica a nivel sanitario: cáncer, enfermedades degenerativas, etc.). En definitiva, las posibilidades son enormes y el camino por andar también es muy grande.

Referencia bibliográfica:
 
Juan D, Perner J, Carrillo de Santa Pau E, Marsili S, Ochoa D, Chung HR, Vingron M, Rico D, Valencia A. Epigenomic co-localization and co-evolution reveal a key role for 5hmC as a communication hub in the chromatin network of ESCs. Cell Reports (2016). DOI: 10.1016/j.celrep.2016.01.008.