Giza genoma
GIZA GENOMA
GIZA GENOMA
Genoma garai honetako zientziaren esparru nagusitzat hartu da. Azido nukleikoen (DNA eta RNA) funtzioa eta egitura argitu zen heinean, kodetzen duten informazioa irakurtzeko irrika sortu zen. Azken urteetan gizakion informazio genetikoa eskuratzeko proiektuari heldu diote zientzialariek. Tarte horretan, diru asko mugituko duen beste edozein gai bezalaxe, lehia politikoak, komertzialak, etikoak eta zientifikoak sortu dira. Zientziaren historian 2000. urtean giza genomaren sekuen tziarena izango da. Gizakion zelula guzti-guztiek duten informazio genetikoa irakurri zela aldarrikatu zen. Informazio horren barne, gizaki osoa egiteko behar den guztia zehaztuta dago. Laborategi askotako lana biltzen zuen proiektu handi bat izan zen kontuaren jatorria. Diru publikoarekin babestu zeneta Human Genome Proyect (HGP) izena eman zitzaion. Geroago, hango langile batek sortutako enpresa pribatu batek, Celera Genomics enpresak, beste metodologia azkarrago bat erabili zuen helburu berarekin. Bi erakunde horien lanaren eta lehiaren ondorioz, giza genomaren informazioa irakurtzen bukatu zutela iragarri zuten. Lana ez zegoen bukatuta, baina iragarpena bien interesetarako egokia zen. Komunitate zientifikoarentzat nahiz gizartearentzat giza genomaren proiektuak ondorio asko erantsita ekarri ditu. Gaurko gaixotasun nagusiekin, klonazioarekin, antropologiarekin, eboluzioarekin, auzitegietako zientziarekin eta beste hainbat esparrurekin zerikusia handia du genetikak. Horretaz gain, arazo etiko eta soziologiko berri asko sortu ditu. Hala eta guztiz ere, genoma zientziarentzat aurrera pauso handia da, ikerketa berri askotarako ateak zabaldu dituelako. Genomaren informazioa bera ez ezik, informazioaren egitura eta antolamendua ere ezusteko asko ekarri die biokimikariei. Oraindik ere analisia ez da bukatu, izan ere, hasi besterik ez da egin. Genomarekin zerikusia duten gogoetak, beraz, esparru guztietara zabaldu dira. Hemen, aldiz, eduki gutxi batzuetara mugatu beharko gara: Zer da genoma? Planeta honetan behintzat, bizia proteinetan eta azido nukleikoetan oinarrituta dago. Azido nukleikoak, DNAa eta RNAa, proteinak egiteko informazioa gorde eta kudeatzen dute. Kodea berez DNAa da. Informazioa RNA-molekula batean kopiatzen da eta erribosometara garraiatzen da. Han beharrezko zatiak hautatu eta elkartu egiten dira proteinak sortzeko. Proteinak gorputzeko prozesu guztiak egingo dituzte, azido nukleikoen sintesia eta kudeaketa barne. Zelulen antolaketa hori ikusita, zientzialariek genomaren kodea ulertzeko eta irakurtzeko proiektuak garatu zituzten. DNA-puska batean zegoen sekuentzia proteinak nola kodetzen zuen aspaldian ulertu zuten. Morse hizkuntza balitz bezala, DNAaren baseak hirunaka aminoazido jakinen kodeak osatzen dituzte. Hurrengo urratsa genomaren sekuentzia guztia irakurtzea zen. Horretarako, DNAa zelulen nukleotik erauzi behar da, han bilduta baitago. Izan ere, zelula guztiek izakiaren informazio osoa dute, erabili behar duena zein behar ez duena. Adibidez, pertsona baten begietako kolorea zehazten duten geneak begietako zeluletan ez ezik, gibelaren zeluletan ere badago. Gibelak ez du informazio hori erabiliko, baina hantxe dago. Eta gorputzaren zelula guztietan dagoenez, ikertzaileek odol- edo semen-lagin bat nahikoa dute genoma erauzteko.
Nolakoa da genoma? DNAa zelularen nukleoan dago bere buruaren inguruan kiribilduta eta X-itxura duten egiturak osatzen. Egitura horiek kromosomak dira. Gizakia osatzeko behar den DNAa 23 kromosometan antolatuta dago, liburutegi bateko liburuak gelatan gaika ordenatuta dauden bezala. Kromosoma-kopurua ezberdina da beste espezieetan, genomaren tamainaren arabera. Bakterioek, adibidez, izaki bizidun sinpleenak dira eta informazio genetiko osoa ‘kromosoma’ bakar batean dute antolatuta. Izaki sexualen (gizakia barne) informazio genetikoa, gainera, bi aldiz dago zelula bakoitzean, hau da, gizakiak 23 kromosoma-pare ditu guztira. Horrela gertatzen da norberak bere amarengandik eta aitarengandik jaso dituelako kopia bana. Adibidez, hamalaugarren kromosomaren bi kopia daude pertsona osasuntsuen zelula bakoitzean. Hori betetzen ez denean arazoak sortzen dira. Dawn sindromea duten pertsonek, esate baterako, hogeita batgarren kromosomaren hiru kopia dute bi eduki beharrean. Geneak Kromosoma bakoitzak informazio jakin bat du. Izan ere, ez dira denak tamaina berekoak. Baina informazio hori ez dugu oraindik guztiz ulertzen. Badira zati handiak informazio erabilgarririk ez dutenak edo guk interpretatzeko modukoak ez direnak. Dena dela, jakina da beste zati askok proteinak osatzeko kodea gordetzen dutela. Proteina bat kodetzen duen kromosoma zatiari gene deritzo. Zelulak une bakoitzean behar duen proteina sintetizatzeko, beraz, gene egokiaren informazioa irakurri eta erribosometara bidaltzen du. Hortik abiatuta erribosomak osatuko du proteina. Prozesu horri genearen adierazpena deritzo. Teoria oso sinplea bada ere, genea adierazteak urrats konplexuak ekartzen ditu. Gene bat ez da beti kromosomaren zati bakarra izaten. Askotan, informaziorik gabeko zatiak dituzte tartekatuta. Gainera, hainbeste informazioren artean gene egokia bilatzea oso lan geometriko zaila suertatzen zaigu. Zientzialarien ustez, kromosomen hiru dimentsioko egitura zehazki jakitea ezinbestekoa da prozesua ulertzeko. Bestalde, generik kodetzen ez duten genomaren zatia ere handia da. Horri DNA-zaborra deitu izan zaio. Baina zati horrek betetzen dituen beste funtzio batzuk ere aurkitzen dira tarteka. DNAaren egitura Geneak DNA-puskak besterik ez dira. Azken batean, zelulak duen informazioa ulertzeko molekulari so egin behar zaio. Nolakoa da? Nola antolatzen da kodea? Informazio genetikoa gordetzen duen molekula luzea bata bestearen inguruan kiribilduta dauden bi adarrez osatuta dago. Bi adarrak hidrogeno-zubiez lotuta daude, hau da, oso sendoa ez den lotura, baina egitura asko egonkortzeko balio duena. Lotura hori ez da aleatorioa; adar batean dagoenak bestean egon behar duena zehazten du eta, horregatik, informazioa bikoiztuta dago.
Informazioa bi adarretan bikoiztuta antolatzea oso estrategia egokia da zelularentzat. Ugaldu behar duenean, informazio hori guztia kopiatu behar du, eta hori egiteko, bi adarrak banatu eta bakoitzari une horretan egindako adar berri bat eransten zaio. Adar berria egiteko, zaharraren informazioa hartzen da eredutzat eta hasierako egituraren kopia zehatza lortzen da. Adar bakoitzak bi osagai ditu: helize-itxura ematen dion euskarria eta informazioa bera kodetzen duten base nitrogenatuak. Euskarria fosfatoak eta desoxirribosa-molekulak aldizkatzen dituen katea da. Bi osagai horien egiturek helize-itxura ematen diote. Base nitrogenatuak informazioa kodetzen duten egiturak dira. Adar baten base bakoitzak bestean dagoen batekin lotzen da. Horrela, euskarria helizearen kanpoaldean kokatzen da eta baseak (informazioa) barrualdean. Base nitrogenatuak DNAaren bi adarrak erdialdean kokatuta dauden base nitrogenatuek lotzen dituzte. Loturak hidrogeno-zubien bitartekoak dira, hau da, adar batean dagoen hidrogeno-atomo baten eta gertu dagoen bestearen oxigeno- edo nitrogeno-atomo baten arteko elkarrekintza elektrostatikoa. Ez dira oso lotura sendoak. Izan ere, DNAaren funtzioak horrelako egitura eskatzen du. Alde batetik bi adarrek elkarri helduta egon behar dute, baina, bestetik, entzima-talde batek informazioa irakurtzeko edo kopiatzeko banatu behar dituenean ez du eragozpen handirik izan behar. DNA-kateak lau base nitrogenatu erabiltzen ditu informazioa kodetzeko, adenina (A), guanina (G), zitosina (C) eta timina (T). Baseen artean oso lotura espezifikoak sortzen dira eta arrazoia horien egituretan dago. Adenina eta guanina bi eraztunez osatutako molekulak dira eta beste biak eraztun bakarrekoak. Gainera, adeninak eta timinak bi hidrogeno-zubi sortzeko ahalmena dute eta guaninak eta zitosinak, aldiz, hiru. Horrek esan nahi du azken biek adeninak eta timinak baino lotura zertxobait sendoagoak sortzen dituztela. Horrela, lotzen diren bikoteak A-T eta G-C dira eta, gainera, ez dago beste konbinazioa gertatzeko aukerarik. Baseen barne-egitura horren bitartez, DNAaren molekulak informazio kodetua gordetzen du. Entzimek baseen segida irakurri, interpretatu eta informazio hori erribosometara bidaltzen dute han proteina berriak egin daitezen. Azpimarratzekoa da naturak kode genetikoa baseen lotura-sistema horren eskutik antolatu duela eta oso konponbide interesgarria dela, DNAaren adar bateko kodeari beste adarrean kode osagarri espezifikoa dagokiolako.Adibidez, adar bateko GCCTCAT base-sekuentzia, nahitaez, beste adarreko CGGAGTA sekuentziarekin parekatuta dago. DNA-katea kopiak egiteko egitura ezin egokiagoa da. Eginkizun horretan jarduten diren proteinek kodea erraz irakurtzen dute, baseen tamainan eta lotura-indarrean oinarriturik. Esate baterako, hiru lotura egiten dituen molekula handia (bi eraztunduna) nahitaez guanina izango da; bi loturako molekula txikia timina; eta abar. Hidrogeno-zubiak Baseen nitrogenoak eta oxigenoak elektroiak (karga elektriko negatiboa) erakartzeko joera handia dutenez, neurri batean bere ingurua negatiboki kargatuta gelditzen da. Hidrogeno-atomoetan aurkako efektua gertatzen da, elektroiak erakartzeko joera txikia dutelako. Horrela, hidrogeno-atomo baten ingurua positiboki kargatuta izaten da. Beraz, bi atomo horiek elektrostatikoki elkar erakartzen dute eta lotura fisikoa sortzen dute. Lotura hori, ordea, ez da lotura kimikoak bezain indartsu edo sendoa eta, horregatik, aktibitate biologikoan beharrezkoak diren lotura ahulak sortzen dituzte.
Hainbat mugarri DNAren historian
Ikerketaren hurrengo urrats logikoa: proteoma
Komunikabideen saltzeko irrikak sustatuta handikeria asko argitaratu dira giza genomari buruz. Baina biokimikariek kontuz ibiltzeko behin eta berriz aholkatu zuten. Genoma ezagutzeak ez dakar giza biologiaren kontrola. Hori lortzeko, gutxienez, genomak kodetzen dituen proteinak identifikatu, bakoitzaren egitura eta funtzioak zehaztu eta proteinen arteko elkarrekintzak ulertu egin behar dira. Hori guztia eginda ere, kontrol osoa izatea zaila izango da. Zertarako balio du, bada, proteomak? Proteoma gorputzeko proteinen multzoa da eta proteinak, oro har, biziaren erreakzio kimikoak egiten dituzten molekulak dira. Odolean oxigenoa garraiatzen duen molekula eta glukosa zelula barruan zatikatu egiten duena, zeluletan zein konposatu sar daitezkeen erabakitzen duena eta beste asko proteinak dira. Adibide asko dago. Gaixotasun asko proteinaren batek ez duelako lana ondo betetzen sortzen dira. Beraz, bai medikuntzan, biologian nahiz kimikan aurrerapen handiak izango lirateke proteomaren funtzionamendua ulertuz gero. Giza proteoma proteina askoz osatuta dago eta horixe da arazoa. Gainera, proteina bakoitzak lan egokia egiteko zeinekin elkartu behar duen jakitea ezinbestekoa da.