El interactoma: Montando el puzle del cuerpo humano

Las proteínas son unas de las piezas más básicas de la vida. Químicamente están formadas por polímeros de aminoácidos en un orden concreto y una posición específica; requisitos indispensables para que funcionen correctamente. Existen proteínas estructurales que conforman pequeños armazones de los orgánulos celulares y otras que realizan procesos biológicos esenciales para la célula, las denominadas enzimas. Las proteínas, además, pueden contener otros agregados adicionales y encontrarse en combinación con otras piezas básicas de la vida como ácidos nucleicos, polisacáridos (azúcares) o lípidos (grasas). Por si sola, una proteína no es más que un material inerte, pero sus interacciones con el resto de los componentes de la célula dotan de un “sentido” a su función y permiten la vida tal y como la conocemos.

Orquestando la vida

Estas interacciones proteicas muchas veces se definen como “una maquinaria bien engrasada” aunque la realidad es, como siempre en cualquier sistema biológico, mucho más caótica. Todo se mueve por afinidades, por lo que hay proteínas que será más fácil que reaccionen con ciertas moléculas o con otras proteínas. Esto quiere decir que, si se dan las condiciones adecuadas, pueden ocurrir interacciones indeseadas que pueden traducirse en problemas a nivel biológico. Y es precisamente por esa razón por la que un equipo de Open Targets, el Instituto Europeo de Bioinformática del EMBL (EMBL-EBI) y la farmacéutica GSK han centrado sus esfuerzos en comprender las características comunes que tienen ciertas enfermedades utilizando el interactoma. Este interactoma es como un mapa, todavía incompleto, que muestra qué proteínas influyen sobre otras, bien sea uniéndose, reaccionando, o permitiendo su síntesis.

El mapa del interactoma es cada día más amplio, y muestra relaciones inesperadas entre algunas proteínas aparentemente inconexas. Pero sin duda lo más interesante es que, como el ser humano también posee ciertas variaciones intraespecie, esta herramienta puede distinguir entre cómo las mutaciones pueden afectar a la calidad de vida de las personas, o pueden ayudar a diseñar medicamentos específicos para ciertos pacientes que tengan una enfermedad compleja. Sin embargo, aunque la información está disponible, la enorme cantidad de datos únicamente puede ser ordenada gracias al uso de modelos informáticos a los que se les pueden indicar las variables de interés para el estudio.

Leyendo el código

Todas las proteínas que conforman nuestro organismo se encuentran codificadas en el genoma humano, por lo que para hablar del interactoma es más útil nombrar genes que proteínas. La primera lectura de un genoma finalizó en el 2003, en el Proyecto Genoma Humano, y costó 3000 millones de dólares. Cabe destacar que en dicho proyecto no se leyó el genoma por completo y que los genes no fueron de una única persona, si no que se tomaron varias muestras de ADN que posteriormente fueron mezcladas para dar con un genoma modelo. En el año 2022, sin embargo, si que se leyó el genoma completo de un ser humano, aunque con una pequeña puntualización. El genoma pertenecía a una mola hidatiforme, es decir, un embrión no viable que se forma cuando un espermatozoide fecunda un óvulo que no tiene núcleo. Afortunadamente, los precios de secuenciación son mucho menores que a principios de los 2000, y existen bases de datos de genomas humanos que contienen regiones que han sido secuenciadas miles o millones de veces, lo que permite observar cuál es la configuración más habitual en la genética del ser humano, el denominado pangenoma humano, muy útil para crear los interactomas.

La unión hace la fuerza

Para manejarse en el mundo de variables que conforma el interactoma, los investigadores han desarrollado programas informáticos que permitan priorizar la importancia o peso de los genes para una característica concreta. Estos modelos recogen información de diversas fuentes e indican desde la posición del gen en el genoma hasta las mutaciones que se han encontrado en las diferentes etnias humanas en genes concretos. Por el momento se trata de modelos puramente predictivos que requieren de una posterior revisión, pero ayudan a acotar las comprobaciones que han de realizar los investigadores para probar sus hipótesis.

Pedro Beltrao, Profesor Asociado de la ETH Zurich y antiguo jefe de Grupo del EMBL-EBI comentó: "Este trabajo une muchos campos de la biología, como la genética estadística, la biología celular y la bioinformática", además reafirma la importancia de las sinergias existentes entre las diversas disciplinas relacionadas con la biología y destaca la importancia de sus colaboraciones. El estudio del interactoma es todavía un campo relativamente nuevo que puede ayudar a comprender desde los mecanismos de ciertas enfermedades complejas, hasta diseño y la reutilización de los fármacos existentes para enfermedades huérfanas.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Los genes se heredan de los progenitores biológicos a la descendencia, o en otros organismos que se reproducen por bipartición o por gemación, de la célula "original" a la nueva. Molecularmente hablando, un gen es una secuencia de nucleótidos que puede codificar una proteína (genes codificantes) u otro componente biológico que tenga una función (genes no codificantes).

Referencias (MLA):

• Network expansion of genetic associations defines a pleiotropy map of human cell biology