La seqüenciació del genoma humà el 2003 va revelar l’enorme manual d’instruccions que defineixen un ésser humà. Tot i això, encara hi ha moltes preguntes sense resposta. Hi ha poques indicacions sobre on es localitzen els elements funcionals dins d’aquest gran manual. Per explicar com ens desenvolupem, els científics necessiten descodificar tota la xarxa de complexos biològics que regulen el desenvolupament. Un dels majors reptes és analitzar les proteïnes centrals en el desenvolupament d’un ésser humà, les proteïnes que s’acoblen al DNA. "Si el genoma és la recepta per "elaborar" un ésser humà, les proteïnes del DNA són els "xefs" que el cuinen", explica Herbert Auer, expert en tecnologia genòmica de l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) i coorganitzador juntament amb Erich Grotewold, de la Ohio State University, de la pròxima Conferència Barcelona Biomed, "El proteoma del DNA". Des del dilluns i fi ns dimecres 22 d’abril, vint-i-un experts en genòmica presentaran devant un centenar de científics els seus darrers treballs a l’Institut d’Estudis Catalans, a Barcelona, convidats per l’IRB Barcelona i la Fundació BBVA.

"La biologia està vivint una època apassionant" coincideixen els nord-americans Thomas Gingeras, cap de genòmica al Cold Spring Harbor, i Michael Snyder, científic de la Universitat de Yale, ambdues institucions als Estats Units. "Estem identificant les instruccions codifi cades en el genoma" explica Gingeras "i estem veient on es localitzen les regions reguladores. Per exemple, veiem que determinades mutacions que es troben fora dels gens estan, de fet, en regions reguladores de gens".

Gingeras i Snyder son dos dels líders científics involucrats en el projecte ENCODE - el consorci de l’enciclopèdia d’elements del DNA-, avui en dia, el major estudi mundial de recerca sobre els elements funcionals del genoma humà. ENCODE va proporcionar el 2007 les primeres dades sorprenents sobre els elements del nostre genoma i la seva regulació, que van trencar algunes idees clàssiques sobre com són els gens i com es controlen. Gingeras explica que "estem oferint una nova visió sobre el DNA no-codificant, la importància biològica del qual es cada dia més evident, però del que encara desconeixem les funciones precises".

En busca del codi regulador

En l’última dècada, els científics han elaborat una llarga llista de les proteïnes del DNA en humans, aproximadament dues mil (encara en pot haver moltes per descobrir). A les proteïnes del DNA se les coneix com factors de transcripció; histones de la cromatina –encarregades d’empacar el DNA en el nucli de les cèl·lules-; i proteïnes reparadores i protectores del DNA. Dues mil peces amb funcions centrals en el genoma, encarregades de preservar, llegir i executar les instruccions del llibre.

Rarament les proteïnes del DNA actuen soles, sinó que vàries peces treballen juntes en una complexíssima xarxa de proteïnes interaccionant alhora. Michael Snyder explica que un dels principals reptes "és dilucidar el codi regular del genoma; és a dir, quins factors de transcripció es combinen per regular grups de gens". Snyder explica que "milers de factors de transcripció treballen junts de forma coordinada per regular milers de gens. "Estem just ara descobrint les combinacions d’aquests factors. Per exemple, fi ns fa molt poc desconeixíem que diferents combinacions de tres proteïnes regulen el metabolisme del colesterol".

No només es tracta d’entendre com cooperen les proteïnes del DNA en la realització de funcions en cèl·lules sanes, sinó que els científics ho volen comparar-ho amb casos de malalties i en teixits cancerígens. "La majoria de les malalties s’inicien per un funcionament erroni de les proteïnes del DNA. Per exemple, el càncer és sempre un error o un cúmul d’errors del DNA provocats per una feina mal feta de les proteïnes que han de protegir-lo, reparar-lo i llegir-lo", explica Gingeras. Segons el científic del Cold Spring Harbor "esbrinar les interaccions i funcions de les proteïnes del DNA permetrà entendre com es desenvolupen moltes malalties, especialment, el càncer".

La tecnologia que ha accelerat la seqüenciació

Per estudiar l’activitat en paral·lel de tantes proteïnes a través del genoma, els científics necessiten eines avançades de modelització. Es tracta de tecnologies associades a la biologia de sistemes, entre les que es troba la tecnologia "més fascinant" avui disponible en tots els laboratoris pioners: la Next Generation Sequencing, nascuda fa tan sols tres anys. "Amb aquesta tecnologia aconseguim mapes detallats dels complexos de proteïnes actuant en tota l’extensió del genoma i detectem aquells elements necessaris en un determinat moment perquè un gen s’expressi", explica Auer. La potència de Next Generation Sequencing la demostra la següent dada: un únic laboratori podria obtenir en només dues setmanes els mateixos resultats que el projecte genoma humà, "quan llavors van caldre 10 anys de feina i la cooperació de centenars de laboratoris de tot el món", subratlla Auer, qui l’utiliza a l’IRB Barcelona.