Transcriptoma

El genoma humano está compuesto de ADN (ácido desoxirribonucleico), una molécula larga y serpenteante que contiene las instrucciones necesarias para producir y mantener células. Estas instrucciones se detallan en la forma de "pares de bases" de cuatro sustancias químicas diferentes, que se organizan en 20,000 a 25,000 genes. Para que las instrucciones puedan llevarse a la práctica, el ADN debe "leerse" y transcribirse, en otras palabras, copiarse para crear ARN (ácido ribonucleico). Estas "lecturas" de genes se llaman transcritos, y un transcriptoma es una colección de todas las lecturas de genes presentes en una célula.

Hay varias clases de ARN. La clase más importante, llamada ARN mensajero (ARNm), desempeña un papel vital en la elaboración de proteínas. En este proceso: el ARNm se transcribe a partir de genes; luego, los transcritos de ARNm se entregan a los ribosomas, las máquinas moleculares ubicadas en el citoplasma de la célula; entonces, los ribosomas leen, o "traducen", la secuencia de las letras químicas en el ARNm y ensamblan componentes básicos llamados aminoácidos para formar proteínas.

El ADN también puede transcribirse a otros tipos de ARN que no codifican proteínas. Tales transcritos pudieran servir para influir en la estructura celular y regular los genes.

Una secuencia de ARN es un reflejo de la secuencia del ADN de la que fue transcrito. Por consiguiente, al analizar la colección completa de secuencias de ARN en una célula (el transcriptoma), los investigadores pueden determinar cuándo y dónde está activado o desactivado cada gen en las células y los tejidos de un organismo.

Dependiendo de la técnica utilizada, a menudo es posible contar el número de transcritos para determinar la cantidad de actividad de los genes, también llamada expresión génica, en un tipo específico de células o tejidos.

En los seres humanos y en otros organismos, casi todas las células contienen los mismos genes, pero distintas células muestran distintos patrones de expresión génica. Estas diferencias son responsables por tantas distintas propiedades y comportamientos de varias células y tejidos, tanto en la salud como en la enfermedad.

Al obtener y comparar los transcriptomas de distintos tipos de células, los investigadores pueden adquirir un entendimiento más a fondo de lo que constituye un tipo específico de célula, cómo funciona normalmente ese tipo de célula y cómo los cambios en el nivel normal de actividad génica pudieran afectar o contribuir a las enfermedades. Además, los transcriptomas pudieran habilitar a los investigadores a generar un panorama exhaustivo sobre el genoma completo de qué genes están activos en qué células.

Todavía se desconoce la función de la mayoría de los genes. Una búsqueda en una base de datos del transcriptoma puede dar a los investigadores una lista de todos los tejidos en los que se expresa un gen, ofreciendo pistas sobre su posible función.

Por ejemplo, si la base de datos del transcriptoma muestra que los niveles de expresión de un gen desconocido son radicalmente más altos en células cancerosas que en células sanas, el gen desconocido pudiera desempeñar una función en la proliferación celular. O, si un gen desconocido es expresado en tejido adiposo pero no en tejido óseo o muscular, el gen desconocido pudiera estar implicado en el almacenamiento de grasas o en el metabolismo. En ambos casos, los datos del transcriptoma dan a los investigadores un buen punto de partida para comenzar a buscar la función de un gen recién identificado.

El Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (National Human Genome Research Institute, NHGRI), que es parte de los Institutos Nacionales de la Salud (National Institutes of Health, NIH), ha participado en dos proyectos que crearon recursos de transcriptomas para investigadores alrededor del mundo, la iniciativa de la Colección de Genes Mamíferos (Mammalian Gene Collection) y el Proyecto del Transcriptoma Murino (Mouse Transcriptome Project).

La iniciativa de la Colección de Genes Mamíferos creó una biblioteca pública gratuita de secuencias de ARNm de seres humanos, ratones y ratas. El proyecto fue dirigido por el NHGRI y el Instituto Nacional del Cáncer (National Cancer Institute, NCI), que también forma parte del NIH. El ratón y la rata son modelos importantes con los que se estudia la biología humana.

El Proyecto del Transcriptoma Murino fue una iniciativa financiada por el NIH que generó una base de datos pública gratuita de transcritos génicos para muchos tejidos murinos (de ratón). Estos datos de expresión génica de tejidos específicos, que han sido mapeados en el genoma del ratón, están disponibles en un formato que permite hacer búsquedas en la Base de datos del transcriptoma de referencia del ratón (Mouse Reference Transcriptome Database).

Existen otros recursos de transcriptomas, que incluyen los encontrados en programas del NIH, tales como el Proyecto de expresión del genotipo en tejidos (Genotype-Tissue Expression Project, GTEx) y la Enciclopedia de los Elementos del ADN (Encyclopedia of DNA Elements, ENCODE). GTEx está creando un catálogo de expresión génica humana en una variedad de tejidos diferentes. El objetivo de los investigadores de ENCODE es caracterizar y entender las partes funcionales del genoma, incluido el transcriptoma. Tanto Novartis como el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (European Molecular Biology Laboratory) cuentan con bases de datos de expresión génica bien consolidadas.