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Publicado el primer borrador de proteínas humanas
lunes, 2 de junio de 2014

el Mundo salud

Este hito científico será útil para conocer mejor las enfermedades

Estos datos también se usarán para el desarrollo de fármacos

Si el año 2001 quedó marcado por la publicación del primer borrador del genoma humano, 13 años después, el año del Mundial de Brasil, de la décima para el Real Madrid se recordará también por la aparición de los primeros borradores de las proteínas humanas. Un avance tecnológico extraordinario para la biomedicina.

La revista Nature recoge en su último número dos trabajos que, aunque independientes, tienen el mismo objetivo y resultados similares: identificar las piezas de la maquinaria celular, es decir, las proteínas humanas. Dos grupos diferentes, uno liderado por Akhiles Pandey, desde la Johns Hopkins en Baltimore (EEUU), y el otro dirigido por Bernhard Kuster, desde la Universidad Technische en Múnich (Alemania), han demostrado que ya es posible conocer el catálogo de todas las proteínas del cuerpo humano, denominado proteoma.

El genoma es donde se encuentra toda la información que nos hace humanos, la biblioteca donde se encriptan miles de datos, mientras que las proteínas son el resultado de cómo se traduce esa información, es decir, las piezas del lego que es el cuerpo humano. Sin ellas, sin esos ladrillos, no se podrían construir los tejidos, no se activarían los circuitos necesarios para que la energía fluya, ni nuestro organismo podría responder a los cambios internos y externos. “El paradigma en Biología es intentar comprender cómo funciona la célula. Para eso, tenemos que entender todos los mecanismos reguladores y el proteoma es una de las piezas más importantes de ese puzle porque las proteínas son las que realizan las funciones en las células. Estos dos artículos marcan un antes y un después”, asegura Javier Muñoz, responsable de la Unidad de Proteómica del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO).

Pero, ¿por qué se ha tardado más de una década en lograr este mapa proteico? “El genoma humano fue un esfuerzo muy organizado y bien financiado con una importante participación de la comunidad. Un análisis similar del proteoma humano ha sido un reto por una serie de razones que incluyen la falta de financiación y de un consenso sobre el enfoque que se debe utilizar para caracterizar el proteoma”, reconoce a este periódico Akhiles Pandey, que es profesor en el Instituto de Medicina Genética Mckusick-Nathans en la Universidad de Johns Hopkins y fundador y director del Instituto Bioinformático de dicha universidad. A eso se une la complejidad de esta labor. Mientras que la secuenciación del genoma es como obtener una imagen de un objeto fijo, la de las proteínas es una imagen en movimiento.

Para poner nombre, lugar y peso a las proteínas humanas, los investigadores utilizaron la espectometría de masas, una tecnología que en los últimos años se ha desarrollado increíblemente y que consiste en la medición y el análisis de la composición de millones de partículas. El equipo de Kuster incluye en un 40% análisis nuevos y en un 60% usa información ya existente en otras bases de datos. Por su parte, el grupo dirigido por Pandey realiza un análisis totalmente nuevo e independiente de 30 tejidos y células humanas, incluyendo tejido adulto, fetal y células hematopoyéticas.

Resultados esperables y sorprendentes

A pesar de las diferencias en el procedimiento, los resultados de ambos grupos son similares: el grupo de Pandey identifica 17.294 proteínas y el alemán, 18.097. De ese total, el 75% de estas moléculas son proteínas de mantenimiento, como las citoesqueléticas, presentes en la pared celular. Algo que no sorprende a los científicos pero sí valoran.

“Aunque los biólogos desde hace tiempo han supuesto que la mayoría de las células comparten un conjunto de proteínas comunes que desempeñan funciones básicas, las denominadas proteínas constitutivas, la realidad es que no había podido construirse un catálogo preciso. Esta información se había obtenido estudiando la actividad transcripcional de los genes (es decir, midiendo el número de moléculas de RNA mensajero que produce cada gen). Sin embargo, hoy sabemos que esa actividad no es un indicador preciso. Estos trabajos son pioneros porque, por primera vez, permiten comparar de forma sistemática la composición proteíca de muchos tipos celulares diferentes y determinar los componentes comunes a todos ellos, estableciendo así un primer catálogo de las proteínas constitutivas”, señala Jesús Vázquez, jefe de la Unidad de Proteómica en el Departamento de Biología Vascular e Inflmación del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC).

Además, otro resultado llamativo de estos estudios es la identificación de 193 proteínas nuevas que proceden de regiones del genoma que se pensaban que no codificaban proteínas. Este ha sido uno de los datos más sorprendentes para Pandey: “No nos lo esperábamos. Encontramos regiones que habían sido designadas como no codificantes y pseudogenes que vimos que no lo eran, es decir, que fabricaban proteínas. Esto sugiere que, primero, todavía no tenemos un conocimiento profundo de cómo funciona nuestro propio genoma; y, además, que podríamos aprender de este tipo de datos no sesgados y reformular las reglas de la Biología que han sido definidas por nosotros. También encontramos una serie de proteínas que hasta ahora habían sido etiquetadas como hipotéticas y que tienen un patrón muy interesante de expresión en órganos y células. Es importante destacar que el genoma sólo proporcionó una estimación de los genes, y ahora sabemos a ciencia cierta qué partes del genoma humano son verdaderamente código para las proteínas”.

Por otro lado, como se indica en el artículo de Pandey, las proteínas expresadas durante el desarrollo de testículos y ovarios pueden servir de potenciales marcadores para identificar el cáncer en diferentes linajes en el futuro. “En dichos tejidos se producen células en estados de desarrollo, de diferenciación, más tempranos que en el resto de los tejidos y el cáncer es, a fin de cuentas, un proceso de desdiferenciación. Este tipo de inferencias, que pueden tener mayor o menor fiabilidad, son muy útiles para guiar y orientar el trabajo de los científicos y aumentar las probabilidades de éxito en trabajos futuros”, argumenta Vázquez.

Estos científicos ya han anunciado que toda la información obtenida con estos dos trabajos estará disponible para la comunidad científica. “La información es enorme y, al estar accesible, tendrá impacto en el diseño de experimentos dirigidos al estudio de enfermedades. Porque estos datos rompen un vacío de conocimiento”, afirma Juan Pablo Albar, al frente de ProteoRed, una plataforma de servicios proteómicos en España, perteneciente al Instituto de Salud Carlos III, y coordinador de la parte española de otro trabajo internacional, el del Consorcio del Proyecto Proteoma Humano que tiene dos objetivos básicos: el análisis de proteínas responsables de enfermedades y la identificación de las proteínas que codifica cada cromosoma. “España está encargada del cromosoma 16, donde se piensa que hay 140 proteínas missing. Estos dos trabajos nos van a ayudar mucho para saber dónde buscar esas proteínas perdidas”, explica Albar que también es investigador del Centro Nacional de Biología, del CSIC.

Tanto los resultados que ahora publica Nature como los avances del Proyecto Proteoma Humano serán presentados el próximo mes de octubre en el Congreso Mundial del Proteoma Humano que este año se realizará en Madrid. “Ya está confirmada la asistencia de unas 1.600 personas”, asegura Albar.

Mejora de terapias

En cuanto a las aplicaciones de estos trabajos, Pandey adelanta que este conocimiento podría proporcionar una lista de posibles marcadores biológicos para su uso en la detección de enfermedades derivadas de esos órganos, mediante pruebas simples como un análisis de sangre. Las compañías farmacéuticas serán capaces de utilizar la ubicación de cada proteína para entender y explicar los efectos secundarios de los medicamentos. Por último, tener un mapa de tejidos humanos normales facilitará su análisis cuando se vean afectados por enfermedades. Las funciones de aproximadamente la mitad de las proteínas humanas no se conocen realmente. Con este mapa, ahora sabemos dónde se encuentran y qué proteínas están restringidas a un órgano o tipo celular”.

No obstante, como apuntan los investigadores consultados por EL MUNDO queda mucho trabajo por delante. “Es la primera pieza en el puzle. El proteoma es más complejo que describir las proteínas y su abundancia en los tejidos porque ellas no ejercen sus funciones de forma individual sino interactuando. Además de determinar su expresión, que es lo que estos dos grupos han hecho ahora, hay que conocer sus interacciones y analizar las modificaciones postransduccionales [los mecanismos por los que se modifica la actividad proteíca], que son muchos pues hay identificados más de 200 tipos. Estos dos trabajos, sientan la base del primer pilar de un puzle que además del proteoma requiere conocer el epigenoma, el metaboloma, el interactoma…”, resume Muñoz.

Precisamente, Pandey adelanta a este periódico que su siguiente trabajo será realizar un análisis más profundo. “Tenemos la intención de explotar los datos para identificar las modificaciones posteriores a la transducción y realizar un mapa de esas modificaciones”.

Como concluye Vázquez, “esta información puede ser potencialmente más relevante que la producida por el proyecto genoma humano, porque las proteínas son mucho más importantes que los genes, ya que constituyen la maquinaria que hace funcionar realmente a la célula. Y además, el hecho de saber cómo identificarlas abre el camino a su identificación sistemática posterior en cualquier sistema biológico”.

Fuente: www.elmundo.es

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