El genoma de un organismo puede considerarse como el conjunto de todos sus genes contenidos en sus cromosomas, lo que significa que es la totalidad del material genético que posee un organismo o una especie determinada. Cada gen está conformado por cuatro letras A, T, C y G (adenina, timina, citosina y guanina) que se arreglan de distintas formas a nivel de secuencia.
En 1995 se publicó la primera secuencia de un genoma completo, la bacteria responsable de la influenza, Haemophilus influenza que presentaba 1815 genes. Posteriormente se reportó el genoma de Mycoplasma genitalium, otra bacteria patógena, con 525 genes, es decir, un organismo con un menor número de genes. La comparación de las secuencias génicas de estos organismos reveló que aproximadamente 250 genes son comunes a ambos microorganismos y que se proponen como esenciales; es decir, un total de genes mucho menor que cualquiera de los dos genomas previamente mencionados. Este análisis abrió diversas preguntas, tales como: ¿Cuántos genes son necesarios, como mínimo, para que un organismo pueda vivir?. De acuerdo a los resultados obtenidos con la comparación de estos dos genomas se sugeriría que los 250 genes que son compartidos entre los dos organismos podrían considerarse como el conjunto genético mínimo para que un organismo lleve a cabo sus funciones mínimas de sobrevivencia.
Para confirmar esta hipótesis, Hutchison III y col. (2016) diseñaron y sintetizaron un genoma completo a partir del genoma de la bacteria Mycoplasma mycoides. Así obtuvieron un genoma mínimo sintético de 1079 kilobases y lo introdujeron a otra bacteria, a la cual le habían eliminado su propio genoma, para obtener a M. mycoides JCVI-syn3.0, con 473 genes, un genoma más pequeño que el de cualquier célula de replicación autónoma que se encuentre en la naturaleza. Esta bacteria obtenida en el laboratorio conserva casi todos los genes involucrados en los procesos básicos de síntesis y procesamiento de macromoléculas. Inesperadamente, también contiene 149 genes con funciones biológicas desconocidas, lo cual sugiere que hay genes con información incompleta para determinar su papel dentro de la célula. Además, encontraron una clase de genes casi esenciales que son necesarios para un crecimiento robusto, tiene un tiempo de duplicación de alrededor de 180 min y es polimórfica cuando se examina al microscopio.
De manera general y mediante mutagénesis se lograron identificar tres categorías de genes: aquellos genes esenciales (250 genes), los cuasi esenciales y los genes no esenciales. Las mutaciones en los genes esenciales daban como resultado células no viables, mientras que las mutaciones en los genes no esenciales no mostraron efecto evidente en las células, sin embargo; las mutaciones en los genes cuasi esenciales no mataban a las células pero eran necesarios para que el organismo pueda crecer correctamente.
Cabe mencionar que los genes que en este trabajo encontraron como esenciales, son esenciales en estas condiciones de vida para Mycoplasma y que si en el medio hubiera alguna condición de estrés, el resultado podría ser diferente.
Referencia asociada
Hutchison CA 3rd, Chuang RY, Noskov VN, Assad-Garcia N, Deerinck TJ, Ellisman MH, Gill J, Kannan K, Karas BJ, Ma L, Pelletier JF, Qi ZQ, Richter RA, Strychalski EA Sun L, Suzuki Y, Tsvetanova B, Wise KS, Smith HO, Glass JI, Merryman C, Gibson DG, Venter JC. Design and synthesis of a minimal bacterial genome. Science. 2016 Mar 25;351(6280) doi: 10.1126/science.aad6253.
Imagen: Mycoplasma mycoides JCVI-syn3.0. Tomado de http://www.dciencia.es/que-es-un-genoma-minimo
