Expresión génica diferencial

Descubre cómo hacen las células para expresar algunos genes de su genoma y originar diversos tipos celulares a partir de genotipos idénticos.


Las células de los organismos pluricelulares contienen la totalidad de genes e información necesaria para formar un organismo completo: el genotipo de cada una de las células somáticas de un organismo está completo, y en cada una de ellas se contiene la información necesaria para cualquier función, por ejemplo, si se analiza el genotipo de una neurona (célula nerviosa), se encontrará que hay información para las funciones nerviosas y para la absorción de nutrientes a nivel intestinal, o para la formación de pelo, o para la defensa a nivel inmunitario. Sin embargo esta información no se expresa y queda silente, siendo expresada solamente aquella ad hoc al contexto en el que está inmersa la neurona. ¿Cómo hacen las células para silenciar selectivamente sus genomas y expresar de manera correcta la información que se necesita en función de sus contextos celulares? Se sabe que existen regiones del genoma de los organismos que regulan la expresión de los genes a nivel local (en las mismas células) y global (en otras células del entorno o distantes inclusive). Estas regiones del genoma, por mucho tiempo consideradas como “basura molecular” o “ADN relleno”, ya que no forman productos proteicos, jugarían un rol clave en la regulación de los genes y en el proceso de diferenciación celular, lo que explica que, a partir de un mismo genotipo (consolidado segundos después de la fecundación con la cariogamia de los núcleos haploides procedentes de cada gameto), se formen organismos completos constituidos por variadas castas celulares cuyos genomas si bien están íntegros, están activados de manera diferencial.

Cuando ocurre la fecundación y posterior cariogamia (fusión de núcleos), la ploidía de la especie es reconstituida, y rápidamente la nueva célula formada comienza un proceso de división para formar una mórula, la cual, desde el punto de vista de su genoma, está formada por pequeñas células iguales entre sí y que expresan la totalidad de sus genes. Se piensa que señales hormonales procedentes desde la madre darían una señal molecular a esta mórula para que regiones de su genoma que no participan de la expresión proteica comiencen a modular y regular la expresión de los genes. También se cree que, en el momento en que el cigoto se implanta en el endometrio, ocurre esta señal molecular que da paso al proceso paulatino de diferenciación. Migraciones celulares dentro de la misma vecindad del cigoto dan paso a posiciones topológicas donde se forman primeros vestigios de tejido, tales como el endodermo, mesodermo y ectodermo. Una vez ya se ha realizado esta separación celular, algunas regiones del ADN que no participan de la expresión génica actúan como silenciadores de los genes cuya información  no viene al caso se exprese en un determinado contexto celular, u otros actúan como amplificadores (enhancers), cuando se requiere un aumento en la tasa de expresión de determinados genes en momentos particulares del desarrollo del organismo. Se sabe que hormonas de diversos tipos son capaces de actuar directamente sobre el genoma, bloqueando su expresión de manera constante o momentánea según los requerimientos del desarrollo, o a través de segundos mensajeros que mantienen la expresión del genoma de manera altamente regulada.