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¿Qué es un gen?


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21/11/2012


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Es momento de platicar sobre lo que consideramos que es un gen. Como anteriormente lo habíamos visto las palabras de uso común en biología molecular se han extendido de forma extraordinaria, llegando a toda la población sin importar la formación académica o la clase social, bueno dentro de este grupo de términos, encontramos la palabra gen.


 

En los inicios de la genética y sobre todo de la biología molecular, una vez que fue aceptado por la mayoría de los científicos el hecho de que en el ADN reside la información hereditaria, se observo que en la secuencia de bases del ADN se escondían secciones que comandaban la síntesis de diversas proteínas. Cabe mencionar que en los albores de las ciencias genéticas, no se contaban con las metodologías que existen actualmente, como la reacción en cadena de la polimerasa, la secuenciación de los ácidos nucleicos o los vectores de clonación. De hecho (seguramente te sorprenderá) la mayoría de lo que sabemos sobre genética y herencia se obtuvo de una caja de petri con crecimiento de bacterias E. coli. Como en todas las poblaciones de organismos un cierto número de individuos desarrollan alguna mutación.  Recordemos que las bacterias en un medio optimo tienen como vida media unos 20 minutos, es decir, si ustedes siembran en una gelatina 30 bacterias y después de ir a tomar un café regresan a los 20 minutos, ustedes contaran con que ahora tienen 60 bacterias, ahora hagan esto con millones de bacterias y por probabilidad un número relativamente significativo tendrán alguna mutación.

 

Parecería lógico pensar que esto es excluyente para los fines de esta historia, pues bien ahora imagina que en tu medio de cultivo como única fuente de azúcar tienes lactosa, las bacterias que no puedan usar lactosa como fuente de energía morirán, en cambio las que si puedan usarla, debido a la aparición de la lactasa que es la enzima que degrada la lactosa, crecerán felizmente. Pero esta lactasa no se sintetiza porque si. Aparece por un proceso de adaptación debido al cambio en las condiciones. Pues bien algo así fue como se inicio por el grupo de Salvador Luria la búsqueda del gen. En ese momento se pensó que todo el ADN eran genes, sin embargo poco después se demostró que en realidad la lactasa estaba en el ADN de todas las bacterias ¿qué paso, por qué unas la sintetizan y otras no? Pues bien surgió la idea de que la síntesis de las proteínas deben de estar “gobernadas” o mejor dicho controladas por sistemas represores o activadores. Y esto es en realidad lo que sucede.

 

En todas las células, de todos los organismos se encuentra contenida una apreciable cantidad de información genética, sin embargo no se expresa esa información, tan cierto es que los humanos no sintetizamos seda como las arañas o clorofila como las plantas, es más las células de nuestra piel no sintetizan ácido clorhídrico como las células de nuestro estomago. Pero siguen siendo células de nuestro cuerpo. Todo esto se debe a un estrecho control en la expresión de las proteínas específicas de cada tipo celular.

 

Regresando a la parte del gen, el momento que se comprendió que no solo se necesita de la secuencia para que una proteína sea sintetizada, sino que también se ocupa un sistema regulador, se amplió la definición de gen, ahora tenemos que es la secuencia de nucleótidos que codifica la secuencia de aminoácidos en la proteína, sino también su regulador y este regulador es una proteína que puede ser de dos tipos un represor, cuando esta “prendida o activa” limita la síntesis de la proteína y de forma contraria puede ser un activador cuando se activa o “prende” incrementa la síntesis. Todos estos pasos son seguidos de forma muy eficiente por las células, ahora sabemos que las propias células en su inmensa sabiduría biológica siempre están censando el medio y comunicándose entre ellas para reaccionar de la mejor forma a los cambios y regular la síntesis de proteínas.

 

También hemos aprendido que un gen no solo codifica una proteína, en un principio se pensó que era de esta forma, pero al conocer que el C. elegans, un nematodo de unas 1000 células tiene unos 19 000 genes (97 Mb de información). Si lo comparamos en relación al número de células y la complejidad de un humano, en los que encontramos unos 50 millones de millones (billones) de células, se pensaría que tenemos un número increíble de genes, sin embargo, tenemos unos 27 000 genes (2900 Mb), nuestro egocentrismo se ve algo abollado. Pero el secreto está en que la evolución ha desarrollado mecanismos muy ingeniosos para poder generar esta diversidad molecular, uno de ellos es el splicign o corte y empalme, brevemente, se sintetiza un RNA, imagina que se corta en tres secciones: 1, 2 y 3: tenemos que la proteína uno tiene las secciones del RNA: 1,2,3. La proteína dos tiene: 2,3,1. La proteína 3: 3,2,1. Ahora aumenta la escala pero a un RNA que se escinde en 100 o 1000 partes. Es aquí donde se encuentra un poco de la diversidad molecular, este es un solo mecanismo, existen varios que completan el panorama.

 

Lo que al final de cuentas se traduce en que nuestro conocimiento de lo llamamos gen se ha ampliado, ha pasado de ser una secuencia que codifica para una proteína, a ser el conjunto de elementos que regulan la expresión de una o varias proteínas, pudiendo ser de tipo ácido nucleico (DNA/RNA) o proteico (represores o activadores) y procesos de corte y empalme, sin mencionar las modificaciones postraduccionales. 



Etiquetas:   Genética

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