Cientos de fragmentos de ADN modulan los genes que configuran el rostro para lograr miles de variaciones
Parejas de personas sin parentesco que se parecen. En el vídeo (de Science), cómo se regula el desarrollo de la cara
Se sabe que la forma del rostro está determinada genéticamente, pero cómo dos hermanos, incluso gemelos, muestran sutiles diferencias entre sí se desconocía hasta ahora. Un trabajo publicado esta semana enScience aclara por qué unas caras son diferentes de otras incluso aunque tengan cierto “aire de familia”.Los estudios de asociación del genoma completo (gwas) habían sacado a la luz un pequeño número de genes candidatos implicados en las variaciones de la forma de la cara y del cráneo, que sólo podían explicar una mínima parte de las variaciones observadas en los rostros humanos. Esto hizo pensar en la existencia de un mecanismo adicional que modulara la expresión de esos genes para hacer el número de variaciones casi infinitas.
Y es precisamente lo que acaba de encontrar un equipo de investigadores liderados por Axel Visel, de la Universidad de Berkeley:cientos de regiones de ADN denominadas potenciadores (enhancers), que no codifican proteínas, pero que pueden aumentar o disminuir la expresión de los genes que controlan el desarrollo craneofacial. Este control lo llevan a cabo activando la expresión de los mismos genes en diferentes tipos de células y regiones anatómicas y en diferentes etapas del desarrollo. Así estos potenciadores pueden influir en rasgos específicos, incluyendo la forma de la cara.
“Se trata de un trabajo importante, porque es la primera vez que se determina un mecanismo que confiere variaciones sutiles a la forma de la cara. No se trata de variaciones patológicas, sino normales”, explica Ángela Nieto, directora del departamento de Neurobiología del Desarrollo del Instituto de Neurociencias de Alicante CSIC-UMH. Según el trabajo, los genes implicados en la forma de la cara son “finamente modulados” por los potenciadores génicos, que actúan a distancia, para lograr sutiles variaciones que hacen que nuestra cara sea única. El gran número de regiones reguladoras descubiertas, que determinan la expresión de muchos genes implicados en el desarrollo de la cara, supone una importante fuente de variación.
Desarrollo embrionario
Los genes que regulan la formación del esqueleto craneofacial se conocían ya desde hace tiempo, explica Ángela Nieto. Se expresan en lacresta neural, una población de células migratorias multipotentes de los embriones de vertebrados que dan lugar a un amplio rango de derivados, que van desde las neuronas y las células de soporte del sistema nervioso periférico a melanocitos y células endocrinas, pasando por las que contribuyen a la formación de gran parte de los huesos y cartílagos de la cabeza.
La forma de la cara depende en gran medida del número de esas células de la cresta neural y sus rutas de migración. “En las células de la cresta neural se expresan gran cantidad de genes que las inducen a colocarse en diferentes posiciones para formar la cara en el embrión”, explica Nieto. Y lo que ahora aporta la investigación publicada en Science es cómo estos potenciadores regulan a distancia este proceso de formación del rosto. “Estas regiones reguladoras modulan la expresión génica de forma que no se generan alteraciones muy potentes, sino variaciones suaves, dentro de la normalidad”, explica. “Sin embargo, las alteraciones profundas, como el labio leponrino o el paladar hendido, se deben a mutaciones en los genes que forman el esqueleto craneofacial, pero no de las regiones ahora descubiertas”, aclara.
Para comprender de qué manera los cambios en la actividad del potenciador modificaban la forma de la cara, los científicos investigaron tres de los potenciadores que regulan genes craneofaciales y modificaron genéticamente a ratones para que carecieran de ellos. Mediante tomografía obtuvieron imágenes detallas en 3D de los cráneos de los roedores de 8 semanas de edad. En comparación con los ratones normales, los cráneos de los ratones transgénicos fueron más largos o más cortos, estrechos o anchos de lo normal. Sin embargo, eliminar los potenciadores no provocaba patologías como paladar hendido, mandíbulas salientes u otros trastornos, sino únicamente ajustes sutiles en la forma del cráneo.
"Estos potenciadores se heredan de padres a sus hijos igual que los genes. Conocer su ubicación exacta en el genoma humano y su patrón de actividad general en el desarrollo craneofacial facilitaría una mejor comprensión de la conexión entre la genética y la morfología craneofacial humana," señala Visel. "Nuestros resultados ofrecen una oportunidad para que los genetistas busquen mutacionesespecíficamente en estos potenciadores que puedan estar implicadas en defectos de nacimiento, lo que a su vez puede ayudar a desarrollar mejores estrategias diagnósticas y terapéuticas", adelanta el investigador de Berkeley. Visel y si equipo trabajan ahora en la búsqueda de mutaciones en estas secuencias potenciadoras en pacientes con malformaciones craneofaciales.
El fotógrafo candiense François Brunell (a la izquierda) busca parejas de "dobles"
¿Todos tenemos un doble?
Este trabajo permitirá comprender mejor los mecanismos implicados en la variación del rostro humano. Y podría también ayudar a responder cuestiones como el asombroso parecido que existe entre personas que no tienen lazos familiares, pero cuyos rostros las hacen parecer casi idénticas. El fotógrafo canadiense François Brunelle recorre el mundo buscando precisamente personas así, parejas de dobles. Su curioso empeñó comenzó cuando un amigo le dijo que se parecía a Mr Bean. Su objetivo ahora es conseguir 200 parejas de dobles para publicar con ellas un libro.
Esta investigación de Science explicaría también porque Brunelle podrá encontrarlos. No es más que el resultado del azar, aclara Ángela Nieto. Si hay personas sin parentesco que tienen combinaciones similares de genes y de las nuevas regulaciones descubiertas, se van a parecer. Y en ocasiones como dos gotas de agua. Tanto que podrían pasar por gemelos y se les conoce como “sosias”. Los más perspicaces pedirían un análisis genético para confirmar que el parecido que se debe sólo al azar.
