El proyecto genoma humano

El proyecto genoma humano

1. ¿Qué es la genomica nutricional?

   • La genómica nutricional se ocupa de las interacciones entre los genes, la dieta, los factores relacionados con el estilo de vida y su influencia en la salud y la enfermedad.
     • Gracias a la moderna investigación genética, se están identificando rápidamente las correlaciones existentes entre las variaciones con la disfunción y la enfermedad. El reconocimiento del papel clave que desempeñan los genes está teniendo una importante repercusión en la percepción de la salud. Los objetivos del sistema sanitario se están modificando conforme se van conociendo las conexiones existentes entre los genes, sus productos proteicos y la enfermedad.

2. Concepto

   • El Proyecto Genoma Humano ha sido el principal impulsor de este cambio fundamental de integración de los principios genéticos en la asistencia sanitaria. Este proyecto, que concluyó en el año 2003, fue un trabajo internacional encaminado a la identificación de todos los nucleótidos del ácido desoxirribonucleico (ADN) que forma el material genético (genoma) del ser humano. Actualmente, la investigación se centra en los siguientes aspectos:
     • 1.- determinación del número de genes presentes en el ADN humano.
     • 2.-Identificación de la proteína codificada por cada gen y comprensión de su función.
     • 3.- Asociación de variaciones en los genes con ciertos trastornos.
     • 4.-comprensión de las interacciones entre genes, proteínas y factores ambientales para producir cambios funcionales que conducen a la enfermedad.
     • 5.-identificación de metabolitos de utilidad para el control del estado de salud (metabolómica).
     • 6.-Comprensión de la epigenética (cambios en genes únicos originados por factores intrauterinos, desde los compuestos químicos hasta la dieta o el envejecimiento) y la epigenómica (cambios en genes específicos de poblaciones), y sus implicaciones en el desarrollo del ser humano y la salud.
     • Valoración del genotipo y nutrición
       • La aplicación que podría tener una influencia más acusada en los especialistas en nutrición clínica sería la capacidad de vincular un genotipo determinado con la susceptibilidad del sujeto a padecer ciertasenfermedades. La comprensión de los mecanismos a través de los cuales el genotipo incide en la capacidad de funcionamiento en un entorno dado y las vías de influencia de los factores ambientales en la expresión génica hará posible el diseño de protocolos nutricionales.
     • El lector ha de poseer conocimientos básicos sobre el ADN como base de la genética cromosómica y molecular. Entre los conceptos clave a nivel cromosómico figuran la condensación del ADN en forma de cromosomas en el compartimento nuclear, los procesos de meiosis y mitosis, la herencia autosómica y ligada al sexo, el ligamiento y el cartografiado genético y las mutaciones cromosómicas y sus consecuencias.
       • 1.-La información contenida en la secuencia del ADN ha de descifrarse y convertirse en proteínas mediante los procesos de transcripción, procesamiento postranscripcional, traducción y procesamiento postraduccional.
         • 2.- los genes presentan una región reguladora dotada de elementos de respuesta, factores de transcripción, promotores, y una región codificante que contiene exones e intrones
           • 3.- las variaciones genéticas en el genoma humano afectan al fenotipo del sujeto en aspectos como la susceptibilidad a la enfermedad.
       • Principios básicos de la genética

3. Genética y genómica: genómica nutricional, nutrigenética y nutrigenómica.

   • La genómica se encarga de describir esta situación compleja e interactiva. Aunque la genética se ocupaba, en sus inicios, de las enfermedades debidas al cambio de un solo gen, la genómica se centra en las enfermedades crónicas más prevalentes en la actualidad que son consecuencia de la interacción de las variantes génicas con los factores ambientales.
   • La nutrigenética aborda la influencia de una variante genética dada en la función. Por ejemplo, es probable que un sujeto portador de una variante determinada de la 5,10-metilenotetrahidrofolato reductasa (MTHFR) precise una forma de folato más biodisponible para el mantenimiento de un estado óptimo de salud.
   • La nutrigenómica estudia la repercusión de factores ambientales específicos en la expresión de ciertos genes. La epigenética y la epigenómica determinan los desenlaces mediante el control de la expresión génica, de lo que depende la influencia nutrigenética o nutrigenómica. Es preciso orientar la dieta y otras elecciones del estilo de vida en función de las variantes específicas de cada sujeto

4. Fundamentos genéticos

   • El ácido desoxirribonucleico (ADN) representa el material genético de todos los organismos vivos. La molécula es una doble hélice formada por dos cadenas de subunidades de nucleótidos unidas mediante puentes de hidrógeno. Cada subunidad está formada por el monosacárido desoxirribosa, el mineral fósforo y una de las cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), guanina (G) o citosina (C). Los nucleótidos adoptan una disposición lineal, que es la que determina la información específica contenida en un fragmento de ADN
     • 1) el proceso de transcripción, durante el cual la enzima polimerasa del ácido ribonucleico (ARN polimerasa) convierte el ADN en una molécula intermedia (ARN mensajero [ARNm]
     • 2) una etapa posterior de traducción en la que la información contenida en el ARNm dirige el ensamblaje de aminoácidos en una molécula proteica conforme al código genético.
   • Una vez finalizada la transcripción, el ARNm debe procesarse (procesamiento postranscripcional) para eliminar los intrones con anterioridad a la síntesis de la proteína correspondiente. En ese momento, cada grupo de tres nucleótidos del exón transcrito y procesado constituye un codón, el cual codifica un aminoácido específico y determina su posición en la secuencia proteica.
     • El polimorfismo de nucleótido único (PNU) constituye la variante estructural mejor estudiada hasta ahora. No obstante, los datos obtenidos en el análisis actual del genoma humano indican que otras variantes estructurales podrían desempeñar papeles destacados en la variación genotípica y fenotípica en el ser humano.

5. Modelos de herencia

   • Herencia mendeliana y herencia mitocondrial
     • Herencia mendeliana El núcleo de cada célula contiene un conjunto completo de material genético (genoma), dividido en 22 pares de cromosomas (llamados autosomas) y dos cromosomas sexuales, que suman 46 cromosomas. En el transcurso de la división celular (mitosis), los 46 cromosomas se duplican y distribuyen a cada una de las células hijas. Durante la meiosis, un miembro de cada autosoma y el par de cromosomas sexuales se distribuyen a cada óvulo o espermatozoide; el conjunto completo de 46 cromosomas se restablece tras la fecundación.
       • Herencia mitocondrial Además del material genético presente en el núcleo, las mitocondrias de la célula contienen ADN que codifica un número reducido de proteínas. . . Los rasgos asociados a los genes mitocondriales observan un modelo de herencia característico; no obedecen a un modelo mendeliano, ya que las mitocondrias y su material genético suelen transmitirse de la madre a la descendencia, lo que recibe el nombre de herencia mitocondrial o materna
   • Herencia epigenética e impronta genómica
     • La herencia epigenética representa otro mecanismo de transmisión de la información genética de una generación a otra. La epigenética aporta otro conjunto de instrucciones diferentes de las contenidas en la secuencia nucleotídica del ADN. Influye en la expresión génica sin necesidad de alterar la secuencia nucleotídica En esta modalidad intervienen, al menos, tres mecanismos: la modificación de las histonas, la modificación del ADN y la interferencia por ARN (ARNi).
       • La impronta genómica es un fenómeno inusual en el que únicamente se expresa uno de los dos alelos de un gen, aportado por la madre o el padre.
   • Herencia y enfermedad
     • Enfermedad a nivel cromosómico La modificación del número de cromosomas, o la disposición del ADN en un cromosoma, suele ser perjudicial o mortal para el sujeto. Los trastornos cromosómicos se detectan en el cariotipo, una imagen fotográfica de todos los cromosomas. Un ejemplo de una anomalía cromosómica no mortal es la trisomía del cromosoma 21 (síndrome de Down).
       • Enfermedad a nivel mitocondrial Las mitocondrias son orgánulos subcelulares que podrían provenir de una bacteria; su función principal corresponde a la producción de trifosfato de adenosina. el ADNmt es pequeño circular y aparece en varios cientos a miles de copias en cada mitocondria. Como se ha señalado anteriormente, el ADNmt se transmite de la madre a su descendencia
         • Enfermedad a nivel molecular La mayoría de los trastornos asociados a la genómica nutricional son consecuencia de alteraciones a nivel molecular. Generalmente, las modificaciones en el ADN implican la variación de un nucleótido único o bien de algunos nucleótidos en un único gen mediante sustituciones, adiciones o deleciones.