¿Pueden cambios en el ADN no codificante afectar la salud y el desarrollo?

Se sabe bien que los cambios en los genes pueden alterar la función de una proteína en el cuerpo, causando potencialmente problemas de salud. Los científicos han determinado que los cambios en las regiones del ADN que no contienen genes (conocido como ADN no codificante) también pueden causar enfermedades.

Muchas regiones de ADN no codificante juegan un papel en el control de la actividad genética, lo que quiere decir que ayudan a determinar cuándo y dónde se activan o desactivan ciertos genes. Otras regiones de ADN no codificante son importantes para el ensamblaje de proteínas. Al alterar una de estas regiones, una variante (también conocida como mutación) en el ADN no codificante puede activar un gen y hacer que una proteína se produzca en el lugar equivocado o en el momento incorrecto. Por otra parte, una variante puede reducir o eliminar la producción de una proteína importante cuando sea necesaria. No todos los cambios en el ADN no codificante tienen un impacto en la salud, pero aquellos que alteran el patrón de una proteína crítica en el cuerpo pueden interrumpir el desarrollo normal o causar un problema de salud.

Las variaciones en el ADN no codificante se han relacionado con varios tipos de cáncer y trastornos del desarrollo como la secuencia de Pierre Robin aislada. Esta afección es causada por cambios en áreas de ADN no codificante que actúan como elementos potenciadores. Los potenciadores alterados en la secuencia de Pierre Robin aislada controlan la actividad del gen SOX9. 

Además de los elementos potenciadores, las variantes en el ADN no codificante pueden alterar otros elementos reguladores. Estos otros elementos incluyen promotores, donde las proteínas que activan los genes se unen; aislantes, donde se unen proteínas que ayudan a dar forma a la actividad de los genes de diferentes maneras; y silenciadores, donde las proteínas que desactivan genes se unen. 

Algunas regiones de ADN no codificante entregan instrucciones para producir ciertos tipos de moléculas de ARN que cumplen funciones en la regulación de la actividad genética o en el ensamblaje de proteínas. Variantes que interrumpen estas moléculas de ARN funcional, como ARN de transferencia, microARN o ARN largos no codificantes, también se han relacionado con enfermedades.

Los mismos tipos de cambios genéticos que ocurren en los genes o que alteran la estructura de los cromosomas pueden afectar la salud y el desarrollo cuando ocurren en el ADN no codificante. Estas alteraciones incluyen cambios en los componentes básicos del ADN (variantes de sustitución), inserciones, deleciones, duplicaciones y translocaciones. Las variantes del ADN no codificantes pueden heredarse de uno de los padres o adquirirse durante la vida de una persona.

Aún se desconoce bastante cómo identificar regiones de ADN no codificante que cumplen una función en las células y los papeles que cumplen estas regiones. Como resultado, es difícil vincular los cambios genéticos en el ADN no codificante con sus efectos sobre ciertos genes y con afecciones de salud. Las funciones del ADN no codificante y los efectos que tienen en el cuerpo los cambios genéticos en el ADN no codificante son crecientes áreas de investigación.

Artículos de revistas científicas para lectura adicional (en inglés)

Scacheri CA, Scacheri PC. Mutations in the noncoding genome. Curr Opin Pediatr. 2015 Dec;27(6):659-64. doi: 10.1097/MOP.0000000000000283. Review. PubMed: 26382709; Free full text from PubMed Central: PMC5084913.

Chatterjee S, Ahituv N. Gene Regulatory Elements, Major Drivers of Human Disease. Annu Rev Genomics Hum Genet. 2017 Aug 31;18:45-63. doi: 10.1146/annurev-genom-091416-035537. Epub 2017 Apr 7. Review. PubMed: 28399667.

Gordon CT, Attanasio C, Bhatia S, Benko S, Ansari M, Tan TY, Munnich A, Pennacchio LA, Abadie V, Temple IK, Goldenberg A, van Heyningen V, Amiel J, FitzPatrick D, Kleinjan DA, Visel A, Lyonnet S. Identification of novel craniofacial regulatory domains located far upstream of SOX9 and disrupted in Pierre Robin sequence. Hum Mutat. 2014 Aug;35(8):1011-20. doi: 10.1002/humu.22606. PubMed: 24934569; Free full text from PubMed Central: PMC4389788.