Desxifrant l'empremta silenciosa de la salut humana
Un estudi coliderat per l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE) amb Illumina i la Facultat de Medicina de Baylor identifica centenars de milers de regions conservades, en el genoma humà no codificant, mitjançant la comparació de la base de dades més gran de genomes de primats i mamífers.
Els elements genòmics descoberts estan exclusivament conservats entre els primats i humans, i la seva funció podria esclarir com funciona el genoma humà.
La recerca demostra que molts d'aquests elements genòmics de l'ADN humà tenen orígens relativament recents i podrien aportar nova informació sobre els trets biològics dels humans i les bases de les malalties que patim.
Un estudi publicat a la revista Nature i coliderat per l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE), un centre mixt del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Pompeu Fabra (UPF), Illumina i la Facultat de Medicina de Baylor, amb la col·laboració del Centre Nacional d'Anàlisi Genòmica (CNAG), aporta una nova visió sobre la informació genètica dels primats que podria revelar dades clau sobre les parts més desconegudes del genoma humà -el genoma no codificant- la seva funció en la salut i el seu paper en la nostra evolució. Aquest estudi suposa una continuació del número especial de Science publicat el juny de 2023, el qual reunia el catàleg més gran d'informació genòmica de primats fins ara.
El genoma no codificant és aquell que no conté informació sobre les proteïnes del nostre cos i, malgrat que conforma el 99% de l'ADN, la seva funció es desconeix, en gran part. Gràcies a l'ADN seqüenciat al CNAG, l'estudi ha generat i comparat els genomes de 239 espècies de primats i de 202 espècies de mamífers. L'anàlisi ha revelat que hi ha centenars de milers de seqüències reguladores no codificants, derivades d'adaptacions evolutives recents, que estan conservades exclusivament en primats i humans.
Identificades seqüències del genoma no codificant que regulen la salut humana
La conservació o absència de canvis en els elements genòmics al llarg de l'evolució per efecte de la selecció natural, és un indicatiu de la importància de la seva funció per a la supervivència d'una espècie o d'un ordre d'animals com els primats, inclosos els humans. Per la qual cosa una petita variació en la seva seqüència d'ADN dels centenars de milers de regions reguladores identificades en aquest estudi, podria derivar en alteracions dels nostres trets biològics, inclosa la salut humana.
"La conservació en regions del genoma humà és una de les eines més poderoses que tenim per trobar funcions en el vast genoma humà. Entendre la funcionalitat del genoma, continua sent un dels reptes més importants de la genètica humana", cita Tomàs Marquès-Bonet, investigador ICREA a l'IBE i Catedràtic de Genètica del Departament de Medicina i Ciències de la Vida (MELIS) de la UPF.
Un pas essencial per al mapatge genètic de malalties en el genoma no codificant
Comprendre els efectes de les variants genètiques humanes és crucial per al diagnòstic i tractament precisos de les malalties genètiques. No obstant això, els efectes de les variants genètiques en el genoma no codificant encara són difícils de predir.
En canvi, amb les seqüències d'ADN codificants de proteïnes, una part del genoma molt més estudiada, s'han aconseguit avenços recents utilitzant tècniques d'aprenentatge profund. Ara aquesta tecnologia podria aplicar-se a les seqüències no codificants identificades en l'estudi.
"Mapejar els elements de seqüència conservats en el genoma no codificant constitueix un pas essencial per comprendre els efectes de totes les variants en tot el genoma i vincular-los amb trets i resultats de malalties específiques", cita Lukas Kuderna, primer autor de l'estudi, ara investigador a Illumina i abans a l'IBE.
Les seqüències no codificants revelen noves dades sobre l'evolució humana
Fins ara, els estudis de genòmica comparada han tingut èxit en trobar seqüències conservades, en espècies llunyanes de mamífers. No obstant això, les adaptacions evolutives recents més properes a l'origen de la nostra pròpia espècie han resultat molt més difícils d'identificar. Això succeeix perquè es troben en el genoma no codificant que, en comparació amb l'ADN codificant, evoluciona molt més ràpid.
Mitjançant la comparació de les seqüències conservades en espècies de primats i humans, l'estudi demostra que una fracció substancial dels elements reguladors no codificants del genoma humà tenen orígens relativament recents.
El genoma no codificant que ens fa únics entre els mamífers
L'estudi demostra que molts d'aquests elements reguladors no codificants, que anteriorment es pensava que no estaven conservats i tenien un significat biològic incert, representen, en realitat, adaptacions evolutives recents del nostre ordre.
"Aquests elements reguladors de l'ADN, que s'han conservat al llarg de l'evolució dels primats, podrien jugar un paper fonamental en el desenvolupament de trets de primats i humans, oferint nous coneixements sobre els fonaments moleculars de la biologia única de la nostra pròpia espècie", cita Tomàs Marquès-Bonet.
Article de referència:
Kuderna, L.F.K et al., ‘Identification of constrained sequence elements across 239 primate genomes’ Nature. Nov, 2023. DOI: 10.1038/s41586-023-06798-8