Variaciones entre genes
Las variaciones entre genes, conocidas como polimorfismos, conducen a la producción de diferentes productos génicos (es decir, proteínas) y subyacen a las características únicas de cada individuo. En general, cualquier gen es bastante similar al mismo gen en otro organismo, es decir, la secuencia de nucleótidos está conservada. Por ejemplo, los genes que codifican la enzima metabolizadora del alcohol, la alcohol deshidrogenasa, tienen el mismo tamaño y secuencia de bases en la mayoría de los individuos. Sin embargo, pequeñas diferencias en la secuencia de bases, que afectan a tan sólo un nucleótido, pueden dar lugar a una proteína diferente. En algunos casos, estas modificaciones siguen permitiendo que el gen produzca una proteína funcional, pero con ligeras variaciones que pueden afectar a su función. Otros cambios en la secuencia de nucleótidos, sin embargo, pueden dar lugar a una proteína no funcional o incompleta. La capacidad de conservar las secuencias que codifican enzimas importantes es claramente importante para las células y los organismos.
Un aspecto importante de la investigación genética actual es la identificación de grupos dentro de las poblaciones que son portadores de polimorfismos en varios genes, lo que da lugar a variantes genéticas denominadas alelos. La identificación de estos polimorfismos puede ayudar a los científicos a entender mejor cómo difieren las funciones de estos genes y sus proteínas codificadas y cómo se relacionan con ciertas enfermedades u otras características. Por ejemplo, ¿algunas personas producen una forma de alcohol deshidrogenasa más (o menos) eficiente que otras? Y ¿influye esto en su riesgo de desarrollar alcoholismo?
Para entender mejor cómo se relacionan los genes con las enfermedades y otras características, los Institutos Nacionales de Salud crearon el Proyecto Genoma Humano, que se propuso cartografiar el genoma humano mediante la secuenciación de toda la secuencia de ADN que se encuentra en las células humanas. (También se han llevado a cabo esfuerzos de mapeo similares para muchos otros organismos.) Este proyecto determinó no sólo que la secuencia de ADN está muy conservada entre los seres humanos (alrededor del 99,5 por ciento es la misma en todos los seres humanos), sino también que existen numerosas combinaciones de variantes genéticas que se transmiten juntas y que se conocen como haplotipos.
Para identificar estas variaciones en poblaciones con un gran número de muestras, los investigadores están utilizando sondas genéticas para genes específicos con secuencias conocidas. Estas sondas suelen ser secuencias cortas de ADN o ARN complementarias a una porción distintiva del gen de interés. A continuación, esta sonda se marca, por ejemplo, con una etiqueta fluorescente para que pueda detectarse si interactúa con la correspondiente secuencia de ADN complementaria en una muestra.
Esta idea de utilizar sondas para identificar diferencias en las secuencias de ADN puede ampliarse a estudios a gran escala que analicen numerosas variantes genéticas en varios organismos. Estos estudios de asociación de todo el genoma (GWAS) permiten a los investigadores identificar un gran número de variantes y relacionarlas con diferentes resultados -por ejemplo, los asociados a diferentes enfermedades, como el alcoholismo-.
La identificación de genes candidatos de especial importancia, ya sea a través de sondas individuales o de métodos a gran escala como los GWAS, permite entonces un estudio más detallado de las características y expresiones particulares de esos genes y su papel en la enfermedad.