¿Cuántos genes tienen los humanos? | Resumen de TS

Para determinar cuántos genes hay en el genoma humano, los investigadores primero necesitaron producir una secuencia genómica completa. El Proyecto Genoma Humano (PGH), que abarcó entre 1990 y 2003, fue una iniciativa financiada con fondos públicos y liderada por un consorcio internacional de investigadores con el fin de estudiar exhaustivamente el ADN y generar la primera secuencia del genoma humano. Estos investigadores no estaban solos en este esfuerzo, y en 2001, el Proyecto Genoma Humano Equipo y científicos de la empresa privada. Genómica Celera cada uno publicó su propia secuencia borrador casi completa.^1,2 En 2004, los investigadores del Proyecto Genoma Humano publicaron el informe completo. Genoma humano y estimó que el genoma humano contenía entre 20.000 y 25.000 genes.³ Este número era mucho menor que estimaciones anteriores eso sugería entre 50.000 y 100.000 genes.⁴ Los científicos ahora estiman que el número de genes que codifican proteínas es alrededor de 20.000,⁵ pero ese número todavía fluctúa porque la definición de gen depende de la interpretación.

¿Qué es un gen?

Un gen es una unidad de herencia, transmitida de padres a hijos, formada por ADN. Dependiendo de la definición, un gen puede considerarse un tramo de ADN que actúa como instrucciones para la producción de proteínas. Las regiones de ADN que no codifican proteínas también pueden considerarse genes si producen ARN no codificante con funciones biológicas.

Genes codificadores de proteínas versus genes no codificantes

Al decidir la cantidad de genes en el genoma humano, los investigadores del Proyecto Genoma Humano contaron inicialmente los genes codificadores de proteínas (regiones de ADN cromosómico que se transcriben en ARN y se traducen en proteínas). “Además de los 20.000 genes que codifican proteínas, tenemos otros 15.000 o 20.000 genes no codificantes”, dijo Steven Salzberg, biólogo computacional de la Universidad Johns Hopkins. Los genes de ARN no codificantes (ARNnc) se transcriben pero no se traducen.

Otra definición de gen puede disminuir la cantidad de ARN no codificante incluido en el recuento de genes humanos; Se puede considerar un gen cualquier sección del genoma que produzca un ARN funcional o que se transcriba y traduzca en proteína. Según Salzberg, los científicos sólo conocen las funciones de menos del cinco por ciento de los miles de ARN no codificantes secuenciados. “[Some] Podría ser simplemente ruido”, dijo Salzberg. “Tenemos que abandonar esta suposición de que algo que se transcribe significa que es un gen funcional. Tenemos que hacer algo más para descubrir que es un gen”.

Existen numerosos tipos de ARN no codificanteincluyendo lo siguiente.⁶

• Transferencia de ARN (ARNt)
• ARN ribosómico (ARNr)
• MicroARN (miARN)
• Pequeño ARN de interferencia (ARNip)
• ARN que interactúa con PIWI (piRNA)
• ARN nucleolar pequeño (snoRNA)
• ARN nuclear pequeño (snRNA)
• ARN largo no codificante (lncRNA)
• ARN potenciador (ARNe)

Variantes de empalme

Splicing alternativo Afecta a la mayoría de los genes humanos, lo que da como resultado isoformas potencialmente numerosas que pueden tener o no funciones biológicas significativas, lo que complica aún más la estimación de genes.⁷ “En teoría, podemos producir muchas más proteínas a partir de nuestros 20.000 genes”, dijo Salzberg. “El número de secuencias de proteínas diferentes que tenemos oscila entre 80.000 y 120.000, y todavía estamos explorando cuántas de ellas son realmente funcionales”.

Bases de datos de genes

Para explorar listas de genes conocidos, los investigadores suelen recurrir a los dos bases de datos de genes: RefSeq, mantenido por el Centro Nacional de Información Biotecnológica (NCBI), y Ensembl/Gencode, mantenido por el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL).⁴ Además, los científicos crean alternativas a las dos listas principales, como AJEDREZun catálogo de genes humanos desarrollado por Salzberg y sus colegas de la Universidad Johns Hopkins que agregó algunos genes nuevos y más de 100.000 nuevas isoformas de genes a las bases de datos existentes tras su lanzamiento.⁸ Estas colecciones de genes se actualizan constantemente a medida que se dispone de nuevos datos y no coinciden en su cuenta de genes codificadores de proteínas, genes de ARN no codificantes y otros ARN y pseudogenes.⁴

Refinando la secuencia del genoma humano

El consorcio telómero a telómero

Una vez completado el Proyecto Genoma Humano, tener una secuencia a mano permitió a los investigadores identificar genes junto con otros elementos genómicos. Sin embargo, la secuencia “completa” tenía cientos de espacios, en su mayoría compuestos de ADN altamente repetitivo que era difícil de secuenciar. Con el tiempo y con los avances en la tecnología de secuenciación, los científicos del Consorcio Telómero a Telómero (T2T) Atravesó el ocho por ciento final del genoma humano, secuenciando regiones heterocromáticas repetitivas, áreas cercanas a los centrómeros y telómeros, y las regiones eucromaticas restantes que codifican genes. Publicaron la primera secuencia completamente completa de un genoma femenino en 2022, seguido por el cromosoma Y en 2023 e identificó nuevos genes en cada conjunto de datos.^9,10

Refinamiento futuro

Si bien los científicos aún no conocen el número exacto de genes en el genoma humano, Salzberg se muestra optimista en cuanto a que las nuevas tecnologías ayudarán a perfeccionar el catálogo de genes. Esto es particularmente importante para fines médicos. “He trabajado con algunos genetistas pediátricos que están tratando de descubrir por qué los niños tienen enfermedades genéticas particulares. Si hay un gen que no está anotado, no se conoce. No lo miran”, afirmó Salzberg. “Nos gustaría poder tranquilizarlos [that] Todos los genes son conocidos”.

Referencias

1. Lander ES, et al. Secuenciación inicial y análisis del genoma humano.. Naturaleza. 2001;409(6822):860-921.
2. Venter JC, et al. La secuencia del genoma humano. Ciencia. 2001;291(5507):1304-1351.
3. Consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma Humano. Terminando la secuencia eucromática del genoma humano. Naturaleza. 2004;431(7011):931-945.
4. Salzberg SL. Preguntas abiertas: ¿Cuántos genes tenemos? Biología BMC. 2018;16(1):94.
5. Amaral P, et al. El estado del catálogo de genes humanos.. Naturaleza. 2023;622(7981):41-47.
6. Zhang P, et al. ARN no codificante y sus redes integradas.. J Integr Bioinformar. 2019;16(3):20190027.
7. Wang et al. Regulación alternativa de isoformas en transcriptomas de tejidos humanos.. Naturaleza. 2008;456(7221):470-476.
8. Pertea M, et al. AJEDREZ: Un nuevo catálogo de genes humanos elaborado a partir de miles de experimentos de secuenciación de ARN a gran escala revela un amplio ruido transcripcional. Genoma biológico. 2018;19(1):208.
9. Nurk S, et al. La secuencia completa de un genoma humano.. Ciencia. 2022;376(6588):44-53.
10. Rhie A, et al. La secuencia completa de un cromosoma Y humano.. Naturaleza. 2023;621(7978):344-354.