Valencia, en la nueva frontera genómica

Cincuenta años después de que Watson y Crick presentaran al mundo el ADN, la molécula que contiene las bases de la herencia, la ciencia ha superado la genómica secuencial, cuyo proyecto más emblemático es el del genoma humano presentado recientemente. La era postgenómica estudia no sólo el orden de los nucleótidos en el ADN y los genes, sino las proteínas que producen y sus funciones. La diferencia entre una hormiga y un ser humano no reside tanto en sus genes, sino en las proteínas y en los procesos que controlan.

En esta nueva frontera de la genómica, la contribución valenciana a la investigación tiene un gran potencial, pese al alto grado de desarrollo científico y tecnológico que implica y las serias limitaciones económicas que sufre, en general, la ciencia en España. La Universitat de València cuenta con uno de los centros más completos de España para realizar este tipo de investigación en los Serveis Centrals de Suport a la Investigació Experimental (SCSIE) en Burjassot. Una de sus secciones, la de secuenciación de ADN y proteínas, constituye el primer laboratorio público español de este tipo certificado por la Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR). Las aplicaciones de esta sección son numerosas. "Podemos analizar de manera rápida y precisa el contenido genético de cualquier organismo, ya sea con fines terapéuticos, identificación de individuos, pruebas de paternidad, así como aplicado a la agroalimentación, mediante una técnica conocida como los chips de ADN", explica Bernardo Celda, responsable del SCSIE.

Gracias a estas infraestructuras, un consorcio encabezado por Andrés Moya, catedrático de la Universitat, ha secuenciado en el Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva el primer genoma de un organismo en España, publicado el pasado enero. Del mismo modo, el Proyecto Internacional de Genómica Funcional de Cítricos pretende hacer genómica funcional del naranjo y secuenciar su genoma, con la coordinación del valenciano Vicente Conejero, profesor de investigación del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, centro mixto de la Universidad Politécnica de Valencia y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), y en colaboración con el Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA) y del Instituto de Agroquímica y Tecnología de los Alimentos. De hecho, existe una red en Valencia llamada Genoval formada por el IVIA, la Universitat, la Politécnica y el CSIC, con las infraestructuras necesarias repartidas entre sus centros.Cuando hace tres años, Andrés Moya se propuso secuenciar el genoma de Buchnera aphidicola, una bacteria intracelular que vive en una especie de pulgón, partía casi de cero en infraestructuras y personal cualificado. El relato de lo que han significado los tres años que los 16 investigadores encabezados por Moya han tardado en secuenciar uno de los genomas más pequeños existentes, suena a gesta épica. No sólo hubo que montar las infraestructuras pertinentes para la secuenciación y la bioinformática en varios centros colaboradores, sino que en el proceso ocurrió lo peor: grupos de la competencia secuenciaron otras dos especies de este microorganismo, adelantándose a un proyecto que en el momento de presentarlo Moya, se consideró muy innovador. "Hemos tardado tres años en secuenciar, analizar y publicar un genoma que, hoy en día, en cualquier centro especializado de Francia o Alemania, se secuenciaría en unos días", reconoce.

TTATGTAA... Así comienza el genoma de Buchnera: 618.379 letras, 182 páginas de nucleótidos, completan la secuencia de un ADN minúsculo. Sacar el material genético de esta bacteria del interior del pulgón no fue fácil. Ni una ni otro se puede cultivar en el laboratorio, hay que capturar los pulgones en la naturaleza. Como consecuencia, un resultado importante de este trabajo ha sido conseguir un protocolo experimental para la secuenciación del ADN de animales que no pueden ser cultivados en el laboratorio. La elección de Buchnera y su amigo el pulgón no fue casual. Ambos organismos empezaron a convivir hace 200 millones de años y en la actualidad se necesitan. En esta simbiosis, Buchnera suministra nutrientes esenciales al pulgón y éste proporciona el ambiente que permite al microorganismo sobrevivir. Incluso, por vía materna, la bacteria se hereda. Hay muchos otros tipos de bacterias que también viven en el interior de las células, pero que perjudican a su hospedador. Para la biología evolutiva, es importante conocer el proceso por el que la bacteria dejó de ser patógena para el pulgón, como también lo es conocer qué genes son esenciales para la vida en un genoma mínimo como es el de Buchnera. Además, "los pulgones son plagas y transmisores de enfermedades en numerosos cultivos. Conocer las bases moleculares que gobiernan las relaciones biológicas entre ambos y la posible manipulación genética de la bacteria puede conducir al control biológico de los insectos", explica Moya.

El trabajo de este consorcio integrado por la Universitat, el Centro de Astrobiología del INTA-CSIC, el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC y la Universidad Complutense, así como la empresa Alma Bioinformática, está dando sus frutos. A petición de grupos de investigación alemanes han secuenciado otra bacteria endosimbionte de la hormiga carpintero -esta vez han invertido seis meses-; están acabando la secuenciación de otra Buchnera; se hallan implicados en la secuenciación de otra bacteria simbionte del gorgojo del arroz y, también, en un consorcio internacional para la secuenciación y estudio del genoma del pulgón.

Mientras, la investigación genómica también llega a los cítricos, que constituyen el principal cultivo frutal del mundo y de España, cuarto productor del mundo y primer exportador de fruta fresca. El 68% de la superficie de cultivo está en la Comunidad Valenciana donde, además de su relevancia económica, el naranjo tiene una importancia cultural e histórica. "Los estudios de genómica de cítricos proporcionarán nuevas herramientas para la obtención de variedades con mejores características agronómicas que satisfagan un mercado cada vez más exigente", explica Vicente Conejero, coordinador del Corsorcio Internacional de Genómica de Cítricos que se constituyó en Valencia en abril, con centros de Australia, Brasil, China, España, Estados Unidos, Francia, Israel, Italia y Japón. Su objetivo es doble: establecer una red de intercambio de ideas, métodos e investigadores, así como un proyecto para la secuenciación del genoma del naranjo.

Hasta ahora, los estudios de genómica funcional de plantas se han centrado en Arabidopsis thaliana y en el arroz. Los cítricos tienen la ventaja de tener un genoma pequeño, 3-4 veces el de Arabidopsis y, entre los naranjos, la especie elegida ha sido el mandarino clementino de Nules, la variedad más aceptada por el consumidor. Los estudios en genómica no sólo buscarán la secuencia del genoma, sino que revelarán la implicación de determinados genes en características de desarrollo y de las relaciones de la planta con el medio ambiente. La respuesta a hongos y virus; a la sequía, la salinidad y a la carencia de hierro; al almacenamiento en frío, serán, además de la floración, el cuajado y la maduración, aspectos que abordará el proyecto.