Resumen del genoma canino

 Resumen del genoma canino

¿Qué es el genoma canino?

El cuerpo de un perro contiene billones de células. La mayoría de estas células contienen un núcleo. En los perros, se pueden encontrar 38 pares de autosomas (cromosomas no sexuales) en cada núcleo, para un total de 76 cromosomas más los dos cromosomas sexuales (X e Y) para un total de 78. Durante la concepción, un perro obtiene uno copia de cada cromosoma de cada padre. Los cromosomas están hechos de ácido desoxirribonucleico (ADN), la "molécula de la vida".

El ADN está formado por pequeños componentes químicos llamados "nucleótidos" o "bases", que vienen en cuatro tipos: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Todos los organismos vivos, incluidos los humanos, utilizan este código de cuatro letras. Las bases se emparejan en unidades fijas de adenina-timina (AT) y guanina-citosina (GC). Los perros tienen aproximadamente tres mil millones de pares de bases en cada celda. Los genes se definen por una secuencia única de nucleótidos que puede tener tan solo cien bases o hasta un millón. La secuencia de cada gen se llama su "código". Por ejemplo, el código de un gen puede conducir a proteínas que añaden color al tallo del cabello, el código de otro gen produce enzimas para digerir los alimentos y un tercer gen dirigirá la formación de anticuerpos que combaten las enfermedades. Para un gen dado, el código es muy preciso;

Cada uno de los 78 cromosomas contiene los códigos de cientos de genes. Los genes codifican la maquinaria necesaria para la fabricación de proteínas, que a su vez forman la estructura física del cuerpo. Las proteínas son necesarias para todos los sistemas clave del cuerpo, como el sistema nervioso o el sistema digestivo. Cada gen tiene un código específico que se transmite de padres a hijos. El término "genoma canino" se refiere a la secuencia completa del genoma del perro, incluidos todos los genes y los espacios intermedios. Los genes pueden determinar cómo se desarrollará su perro, desde el color de su pelaje hasta sus rasgos de personalidad y, en algunos casos, las enfermedades a las que será susceptible.

La secuencia siguiente es un ejemplo de una secuencia de nucleótidos: GGAAACCTGGTATA ... . También se muestran en esta página imágenes de ADN de cerca. La secuencia del genoma del perro se publicó en 2005 ( Lindblad-Toh et al. 2005)

Localización de genes mediante "mapeo de genes"

Para localizar las secuencias de nucleótidos responsables de los rasgos de interés, los investigadores tienen que peinar aproximadamente 3 mil millones de pares de bases, la longitud del genoma canino. No todo el ADN contiene genes. La mayoría de las secuencias de ADN se conocen como ADN no codificante, que puede desempeñar funciones reguladoras como activar o desactivar genes, determinar la cantidad de cada gen que se debe producir o dirigir el ARN mensajero codificado hacia dónde debe ir en la célula. Para encontrar una mutación que controle o esté asociada con un rasgo, los científicos generalmente comparan el ADN de los perros que tienen el rasgo con el de los que no lo tienen. Esto puede ser bastante sencillo cuando se estudian genes que controlan la apariencia, sin embargo, es mucho más difícil cuando se estudia la enfermedad o el comportamiento de los perros ( Spady et al. 2008 ; Parker et al. 2006 ).

Para la mayoría de las comparaciones de todo el genoma usamos un "chip SNP" canino, este es un método para leer más de 100 mil puntos en el genoma a la vez. El chip SNP de perro más reciente tiene más de 170.000 SNP (descrito en Vaysse et al.2011). Los SNP, o polimorfismos de un solo nucleótido, representan bases únicas en el genoma que con frecuencia están mutadas. La mayoría no tiene nada que ver con la enfermedad, pero sirven como señales de tráfico ("marcadores") para navegar por el genoma del perro. La asociación se determina calculando la diferencia en la frecuencia de cada marcador en los perros con la enfermedad o el rasgo frente a los perros que no tienen la enfermedad o el rasgo. Una vez que se encuentra una asociación significativa entre un SNP y un rasgo, los científicos investigan los genes y secuencias adyacentes para tratar de encontrar la variante o combinación de variantes que contribuya al rasgo de interés.

Secuenciación del genoma

Debido a las mejoras en la tecnología que han reducido el precio de la secuenciación , ahora podemos usar la secuenciación del genoma completo para encontrar mutaciones de interés. En los últimos 30 años, los científicos han logrado avances notables en la tecnología de secuenciación de genes, de modo que ahora es posible determinar la secuencia del genoma completo de un organismo en cuestión de días. La tecnología de secuenciación revela más secretos de genes caninos mucho más rápido que nunca.

La técnica llega directo al corazón del código genético; descifrar la secuencia exacta de bases con letras que componen cada gen, y las secuencias alrededor y entre los genes que ayudan en la regulación.

Aprendiendo sobre mutaciones

Una vez que los científicos han secuenciado un gen, podría pensar que su trabajo está hecho, pero no es tan simple. Ahora deben determinar si los cambios que se detectaron en el código genético realmente están cambiando la forma en que funciona el gen. No todos los perros tienen versiones idénticas del mismo gen. La variación genética ocurre cuando se cometen "errores" en los mecanismos de duplicación o reparación de la célula que causan un cambio permanente en la secuencia de nucleótidos del gen. Estas mutaciones conducen a formas variantes de un gen, llamadas alelos, que pueden cambiar la función del gen. Si estas mutaciones existen en las células germinales, pueden transmitirse a la descendencia futura. La mayoría de los genes controlan más de una función dentro del perro. A menudo, la forma en que un gen se expresa o se "enciende" para producir proteínas puede tener un efecto directo sobre el funcionamiento de otros genes. Confusamente, Si bien algunos errores en el código pueden inactivar un gen y otros pueden aumentar o agregar actividad a un gen, la mayoría de los cambios tienen pocas o ninguna consecuencia. A menudo es un rompecabezas complejo de resolver. Los científicos, siempre conscientes del hecho de que los alelos indeseables junto con los alelos buenos se transmitirán de padres a hijos, a menudo trabajan durante años para comprender la verdadera función de una proteína con el fin de mejorar la salud de los perros que están estudiando. Sin embargo, con la ayuda de la bioinformática, el enfoque estadístico para comprender amplios conjuntos de datos biológicos, tenemos acceso a muchas herramientas para desentrañar los secretos del genoma del perro. Utilizando enfoques nuevos y sofisticados, los bioinformáticos talentosos pueden comparar la secuencia del genoma de un gran número de individuos para encontrar mutaciones únicas.Proyecto Genoma Humano .

Enfermedades genéticas y genoma canino

Los investigadores han identificado más de 360 ​​trastornos genéticos que ocurren tanto en humanos como en perros, con aproximadamente el 46% de los que ocurren en solo una o pocas razas. Para la mayoría de ellos, no se ha encontrado la lesión genética subyacente.

El cáncer es una enfermedad genética, pero no todas las mutaciones que provocan cáncer son hereditarias. A lo largo de la vida, el ADN de las células del cuerpo de un perro es capaz de sufrir cambios genéticos espontáneos. A lo largo de los años, estas mutaciones genéticas pueden acumularse o pueden ocurrir en genes importantes. Si una sola célula acumula suficientes mutaciones o adquiere variación en un gen crítico, la célula puede comenzar a dividirse y crecer sin control. Entonces, la célula dejará de realizar su función designada y esto puede conducir al cáncer. Se han identificado algunos genes poderosos que pueden iniciar el proceso por sí mismos, a menudo con una simple mutación. Es posible que haya oído hablar de los genes de susceptibilidad al cáncer de mama BRCA1 y BRCA2. Caen en la última categoría. Finalmente, los factores ambientales también contribuyen al cáncer, como la exposición a la luz solar y el cáncer de piel en los seres humanos.

Un diagnóstico de cáncer generalmente ocurre cuando el crecimiento descontrolado forma masas de células llamadas tumores. Cada célula contiene una copia del gen mutado idéntica a la de la célula mutada original. Las células tumorales pueden migrar a otros órganos y comenzar a crecer allí. A esto se le llama metástasis. El objetivo de la terapia del cáncer es destruir todas las células tumorales dentro de un individuo afectado, ya que una sola célula restante puede hacer que el cáncer reaparezca. El tratamiento con radiación se usa como una "terapia local", dirigida a matar las células dentro del sitio del tumor. De manera similar, a menudo se usa cirugía para extirpar el tumor. La quimioterapia es una "terapia sistémica" que mata las células que crecen rápidamente, tanto del tumor como, con suerte, de las que han viajado a otros órganos.

Hasta la fecha, el tratamiento de la mayoría de las enfermedades se realiza de forma retrospectiva, una vez que se diagnostica la enfermedad. En los perros, esto a menudo se encuentra en una etapa avanzada, ya que no pueden decirle a alguien que no se sienten bien. Los avances en la investigación genética deberían reforzar este enfoque. De hecho, una de las posibilidades más interesantes en el estudio del cáncer radica en la capacidad de utilizar la genómica para identificar mutaciones y diagnosticar el cáncer antes de que se convierta en un problema importante. En última instancia, esperamos producir pruebas genéticas para identificar mutaciones deletéreas antes de que un perro se enferme. Finalmente, la comunidad científica espera trabajar con la comunidad de cría canina para reducir los alelos de susceptibilidad a enfermedades de las poblaciones.