Preparado por:
Instituto Nacional de Investigacién Genémica Humana
Institutos Nacionales de Salud
Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos

Abril de 2003

Para mas informacién:

Direccién postal:

National Institutes of Health

National Human Genome Research Institute
31 Center Drive, Room 4B09 MSC2152
Bethesda, MD 20892-2152

Teléfono:
(301) 402-0911

Sitio web:
www.genome.gov

Sitios web relacionados:

Progéciiies geriirniecs del Denartomente de Eneegiw de los Exerlos Unidas wonwcml aev/hamis
Medicina y la nueva genética: www.ornl.gov/hgmis/medicine/medicine him|

Implicaciones éticas, legales y sociales: www.nhgri.nih.gov/About_NHGRI/Der/Elsi/

Preguntas frecuentes sobre genética: www.genome.gov/page.clmpagelD=10001191



six

El ADN se compone de una serie ordenada de cuatro
estructuras quimicas denominadas bases de nucledtidos:
adenina, timina, citosina y guanina, que se representan
por sus abreviaturas A, T, C y G. Estas bases se alinean
una tras otra a lo largo de una hebra de ADN. La
secuencia de estas bases desempefia el papel de un
cddigo que se puede descifrar para revelar nuestras
instrucciones genéticas. Un gen se compone de una
secuencia especifica de ADN, que suele tener varios miles
de bases de longitud. [Para més informacién sobre el
cddigo genético, véase la Figura A.]

Como lee nuestro cuerpo las instrucciones genéticas y
como las utiliza para hacer una proteina? El ADN no se
puede convertir directamente en proteinas, sino que envia
un mensaje en que se describen las instrucciones del gen,
a un mecanismo creador de proteinas. Cada gen
particular puede ser transcrito, 0 copiado, a una
molécula relacionada llamada ARNm (dcido ribonucleico
mensajero) y se transporta después a un mecanismo
molecular de elaboracién de proteinas, denominado
ribosoma. El ribosoma se encarga de leer la copia de
ARNm del gen y de crear la proteina correspondiente.
[Para mas informacién sobre la creacién de una
proteina, vea la Figura B.]

Citosina

Timina

Guanina

Adenina



Implicaciones para el futuro: La era genémica

4Cémo contribuye nuestro conocimiento del genoma humano
a que los cientificos y médicos logren avances en las ciencias
de la salud y en la medicina?

En el pasado, los médicos y
cientificos no contaban con la
ventaja de un mapa genético
humano para entender mejor las
enfermedades y crear tratamientos
adecuados. Si una casa necesita
reparaciones o mantenimiento, los
técnicos e ingenieros pueden
consultar el plano para analizar un

problema y evitar trabajos innecesarios, 0, lo que es mas importante, evitar
que los problemas empeoren. De la misma manera, el plano del cuerpo
humano provisto por el Proyecto Genoma Humano seré til para analizar
problemas cuando una persona se enferma. En el futuro, cuando un médico
trate a un enfermo, podra consultar el mapa genético del paciente para

determinar qué variaciones de
genes tiene, y prescribir un
tratamiento especifico que
tenga la mayor probabilidad
de ser eficaz para dicha
persona. Esto —_ también
permitira a los médicos evitar
prescribir un farmaco que
podria causar _ efectos
secundarios serios.



Figura B: Como se crea und proteina

Transcripeién

a Cadena de polipéptides

—Ribosoma

Cada base de nuclestido (A, C, T, G) en una hebra de la cadena de ADN en doble hélice tiene unida
una base complementaria situada en la otra hebra. la adenina (A) siempre se une con su compafiera
complementaria, la timina (T). La citosina (C) siempre se une a la guanina (G). Cuando se utiliza la
informacién de un gen para hacer una proteina, primero se “transcribe” (0 sea, se copia) a una’
molécula de ARN mensajero. Las hebras complementarias de ADN se “separan” para dejar expuesto
el gen codificado, y un mecanismo molecular conocido como polimerasa crea una

complementaria de ARNm. Las moléculas de ARNm salen del nde de la célula y se mueven a un
ribosoma, donde los codones que forman el cédigo genético especifican los aminodcides parrculares
{ue son necesarios para formar [a proteina dade. El ARNiTi@seeladeleenti tl aaa
aminodcido particular, segén lo determina el “cédigo genético” (véase la Figura A). Cada
aminodcido es llevado al ribosoma por otro tipo especial de ARN denominado ARN de
transferencia (ARNI). Estos ARNt son especificos para el aminodcido particular que
fransportan, y reconocen los codones a lo largo del ARNm. Al ser llevado cada aminodcido
al ribosoma por el ARNt, y ser afiadido a una cadena creciente de polipéptidos, el
rbsome vanza oo largo dela codena de ARN has egr al siguiente code, y
asi sucesivamente hasta completar toda la secuencia. La cadena completa de
polipéptidos puede entonces doblarse y ensamblarse para obtener una proteina

funcional.



Figura A: El cédigo genético

U!|CI|A|G

Phe | Ser | Tyr | Cys
ae

Leu | Ser | stop | stop
Leu_| Ser | stop | Trp
Leu | Pro | His | Ar
Leu | Pro | His arg
C} Leu | Pro | Gin | Arg
Leu | Pro | Gin | Arg

lle | Thr | Asn | Ser
A lle | Thr | Asn | Ser

G Val | Ala | Asp | Gly

OPOCOAFOCM@FOCOFOC

|

Los genes se componen de una serie de cuatro bases de nucleétidos (A, C, Gy T) que se alinean una
fras otra en forma de cadena de nucledtidos. Para que un gen se pueda utilizar para formar una
proteina, el ADN debe copiarse antes en un mensaje (una molécula relacionada llamada ARNm), que se
puede entonces enviar fuera del nécleo de la célula a un ribosoma, donde se ensamblan las proteinas.
Esta molécula de ARNm es similar al ADN, salvo que su estructura quimica se forma utilizando ribosa en
lugar de desoxirribosa, y una de las bases, la tiamina (T), se sustitye por uracilo (U). El orden, o
secuencia, de los nucledtidos del ARNm determina la manera en que se ensambla una proteina. Los
aminodcides son los elementos basicos de una proteina. Es decir, los diferentes aminodcidos se
ensamblan, uno tras otro, en una cadena de “polipéptidos”. Esta, a su vez, se dobla y se dispone en
forma de proteina. Cada aminoécido aftadido a una cadena creciente de polipéptidos se indica por
medio de un conjunto especifico de tres bases de nucledtidos dentro del ARNm. Cada triplete posible de
bases de nuclestidos se llama codén.

Los aminodcidos especificados por cada secuencia de codén en el ARNm se indican en la siguiente
tabla. La primera base de un codén se indica en el lado derecho de /a tabla, la segunda en la parte
superior y la tercera en el lado derecho.

Dado que el ARN se construye a partir de cuatro tipos de nuclestidos, hay 64 tripletes posibles para los
codones (4x44). Tres de estos codones posibles especifican la terminacién de la cadena de
polipéptidos. Se llaman “codones de parada”. Con esto, quedan 61 codenes para especificar solamente
20 aminocicidos diferentes, Por lo tanto, la mayoria de los aminovicidos estén representados por mas de
tn codén, Por eso se dice que el cddigo genético es degenerad.

Los claves de la tabla anterior:

Ala: Alanina; Cys: Cisteina; Asp: Acido aspéirtico; Glu: Acide glutimico;
Phe: Fenilalanina; Gly: Glicina; His: Histidina; lle Islevcina;

lys:Lisina; Leu: Leucina; Met: Mefionina; Asn: Asparagina;

Pro: Prolina; Gln: Glutomino; Arg: Arginina; Ser: Serina;

Thr: Treonino; Val: Valina; Trp: Tript6fano; Tyr: Tirosina

A= adenina; G = guanina; C = citosina; T= timing; U = uracil



Hubiese sido imposible alcanzar estos objetivos del PGH sin los importantes
ayances tecnolégicos que han tenido lugar. En los 13 afios transcurridos
desde el comienzo del proyecto, el costo del secuenciamiento ha descendido
de $10 por base de nuclestido (A, T, C o G) a menos de 9 centavos. Gracias
al desarrollo de nuevas maquinas de bajo costo para el secuenciamiento
rapido de ADN, maquinas
que determinan el orden
especifico de las bases de
nucleétidos en el genoma, lo
que antes hubiera Ilevado
meses de trabajo para el
secuenciamiento se lleva a
cabo ahora en unos
segundos. También era

necesario impulsar
importantes avances en las
herramientas de

laboratorio, las bases de
datos complejas y el
software analitico, asi como sacar partido de las enormes mejoras
conseguidas en las velocidades de procesamiento informatico. Hoy en dia,
existen una gran cantidad de recursos que buscan, comparan y analizan el
genoma humano, y el piblico tiene a su disposicién dichos recursos sin
ningin costo. (Para acceder al genoma humano desde cualquier
computadora, vaya a www.genome.goy, haga clic en The Human Genome
Project y vaya a Genome Hub.)

Implicaciones éticas, legales y sociales

Con las poderosas nuevas herramientas de la gendmica, la sociedad tiene
que analizar cuidadosamente las implicaciones éticas, legales y sociales (que
se conocen en inglés por la sigla ELSI) que puedan surgir de esta ciencia. Por
ese motivo, el Proyecto Genoma Humano llevé al establecimiento de un
Programa ELSI para estudiar estos temas y desempefiar un papel central para
promover el uso apropiado en la sociedad de los conocimientos obtenidos
por medio de la investigacién gendmica. sCémo se deberd interpretar y
utilizar esta nueva informacién? sQuiénes deberian tener acceso a la misma?
3Cémo se puede proteger a las personas contra los dafios que pudieran
resultar de la divulgacién o el uso indebido de la informacién? sComo
afectara el estudio de la gendmica a los conceptos sociales de raza y
etnicidad? La consideracién de temas de ELS! como los ya citados contribuira
a generar las opciones de politica publica que incluyan las consecuencias
filoséficas, teolégicas y éticas de entender nuestro propio plan de ADN. De
esta forma, se podran identificar las dreas delicadas y se podran elaborar
eat cones antes de que la informacién cientifica se integre en la practica
médica.



“un aj "
genomica Humana

His i=

Del mapa
a usted

as

NATIONAL HUMAN
GENOME RESEARCH INSTITUTE

Publicacién dk

ion de NIH Nom.: 03-5377S
Abril de 2003



EI Proyecto Genoma Humano ofrece muchos posibles beneficios en el terreno
de la salud humana, por ejemplo, avances en la terapia genética. También
hay beneficios no relacionados directamente con la salud humana, pero que
mejorarén nuestros conocimientos sobre el mundo en que vivimos. En el
futuro de las ciencias de la salud se avizora un horizonte promisorio.

"Por primera vez en la historia, la humanidad puede leer
su propio genoma, su Libro de la vida. Este libro no es
como ningén otro, ya que al leerlo desvelaremos una vista
cada vez mas amplia de nosotros mismos."

- Francis S. Collins
Director, NHGRI



Con la conclusién del Proyecto Genoma Humano,
estamos ingresando en la “era gendmica”.

El Proyecto Genoma Humano ha determinado el 99.9% del genoma que
todos compartimos. Sin embargo, al principio dijimos que cada uno de
nosotros es Unico. Esta maravillosa diversidad se ve reflejada también en las
distintas enfermedades que nos afectan. Por eso, uno de los préximos
desafios de la era genémica es obtener todas las variaciones genéticas que
pueden ocurrir dentro de la lista completa de genes que funcionan mal y
causan enfermedades. Esto sera til para crear estrategias preventivas y
tratamientos nuevos. Los médicos comenzardn a concebir las enfermedades
en términos de sus causas, en lugar de basarse solamente en los sintomas. Se
ha dicho que “mds vale prevenir que curar”... La era gendémica promete
grandes avances en la prevencién de enfermedades, por medio de la
identificacién de las personas que corren altos riesgos de contraer una
enfermedad. Esto hard que la medicina sea mds eficaz y precisa, puesto que
los médicos estaran en condiciones de tomar las medidas necesarias para
prevenir enfermedades, en lugar de esperar a que aparezcan los sintomas.

El medio ambiente tiene también una importancia esencial. Actualmente se
sabe bastante poco sobre la base genética de algunas enfermedades
comunes como el cancer, la diabetes y la enfermedad de Alzheimer, donde
puede haber factores de riesgo relacionados también con la dieta, el habito
de fumar y otros factores ambientales. La futura investigacién gendmica
profundizaré nuestros conocimientos sobre cudles genes interactéan con
cudles factores ambientales para causar estas enfermedades. A medida que
entendamos mejor el componente genético de estas enfermedades, nos
resultaré mas facil identificar los riesgos a nivel individual, y desarrollar
farmacos nuevos més eficientes. Los farmacos basados en el conocimiento
preciso de las causas de una enfermedad serdn més eficaces y es menos
probable que causen efectos secundarios.

, Basado en su perfil genético...



El Proyecto Genoma Humano

rN
%

El Proyecto Genoma Humano (PGH) dio
comienzo en 1990 cuando los Institutos
Nacionales de Salud y el Departamento de
Energia de los Estados Unidos se unieron a
distintos colaboradores internacionales en un
esfuerzo concertado para determinar la secuencia
correcta de tres mil millones de bases de ADN
que forman la totalidad del genoma humano.
Esta era una tarea gigantesca. Para ilustrar el
tamafio del genoma, si imprimiésemos la
abreviatura de cada base (A, C, T, G) de la
secuencia completa del genoma en el tamafio
normal de impresién, acabariamos con una
pila de papel tan alta como el monumento a
Washington. Una parte importante del PGH
era que se requeria el depésito inmediato
de toda la informacién sobre secuencias
de DNA en bases de datos piblicas
disponibles en la World Wide Web, de
modo que todos, incluidos los médicos,
los cientificos y las compafiias
farmacéuticas y de biotecnologia,
pudiesen acceder a la misma de forma
gratuita.

ICGATCGACTAGC!
ATCGATCGATCGTAG
\CIAGCGATCAGCTAGG)

IAGCTACGATCGATCGACTAGCT ABCA TCE A
TACTTACTGATEGAT ICCTAG 4
IGATCGACTGACTAGC AGG, AK
ICGACTAGCTAGCTAGGATEGAT& SRC
iCBAGCGTACTACTIACTGAT eis d

IAGCTATCACGATCGG,
CGATCGATCGACTAC



El ADN como manual de instrucciones.

Como funciona el ADN como conjunto
de instrucciones para determinar las caracteristicas de una persona? Las
células del cuerpo estan formadas por diferentes tipos de moléculas, por
ejemplo, agua, minerales, proteinas, azicares, grasas y ADN. De ellas, las
roteinas son particularmente importantes, ya que son los componentes
rineuetey del cuerpo que determinan cémo se organizan y actéan todas
las moléculas. Por lo tanto, las proteinas juegan un papel esencial tanto en
nuestro aspecto como en la manera en que crecemos. El ADN actéa como
cédigo molecular para la creacién de estas proteinas. El ADN de cada gen
proporciona las instrucciones para hacer una proteina, o a veces, unas pocas
proteinas relacionadas. Sin embargo,
solo aproximadamente un 1/60 del
genoma es codificador (es decir,
proporciona las instrucciones) para hacer
proteinas. El resto del ADN de nuestros —
genomas contribuye a determinar dénde
y cuando se utiliza cada gen en el
cuerpo.
En su conjunto, todo el ADN del genoma
puede interpretarse como un mapa o
plano de un ser humano. Si imaginamos
nuestro cuerpo como una casa, las
proteinas serian los ladrillos, la madera,
el cemento y los clavos que constituyen la
edificacién basica. Las proteinas
funcionan también como luces, cafierias,
cables eléctricos, ventilaciones, etc., que
aportan el agua, la electricidad y otras
funciones necesarias para vivir en la
casa. Por consiguiente, de la
misma manera que el plano
de una casa indica la
disposicién de todas sus partes
(tablas, ladrillos, cables, etc.), el
genoma es un conjunto de
instrucciones a partir de las
cuales podemos determinar
la disposicién de todas las
proteinas utilizadas para
la construccié6n y el
funcionamiento de
nuestro cuerpo.



Los genes toman la forma de ADN (dcido
desoxirribonucleico), una molécula larga en
forma de hebra que lleva toda nuestra
informacién genética. Un genoma es la totalidad
del ADN de un organismo vivo. Es el conjunto
completo de instrucciones genéticas para la
construccién, el — funcionamiento y el
mantenimiento de dicho organismo. Practicamente
cualquier célula del cuerpo contiene, por si sola,
una copia completa de todo el ADN que constituye
el genoma. Todos los organismos vivos, desde las
bacterias hasta las plantas y los animales, poseen
genomas. Cada especie tiene su propio genoma. Los
organismos simples, como las bacterias, tienen
genomas pequefios que contienen entre varios cientos
y varios miles de genes. Pero los seres humanos tienen
un genoma relativamente grande, que contiene unos
30,000 genes. Si consideramos dos seres humanos
cualesquiera, el 99.9% del ADN es idéntico en ambos.
Sin embargo, el conjunto completo de instrucciones
genéticas es tan grande que la variacién del 0.1%
posibilita millones de posibles diferencias. Esta
pequefia fraccién de ADN en la que ocurren las
variaciones da lugar a la enorme diversidad que
hace que cada uno de nosotros sea Unico.
Y la misma variacién que ocasiona las
diferencias en la apariencia es la que
también ocasiona las diferencias en
la probabilidad de contraer una
enfermedad  determinada. El
entender los efectos de la variacién
de ADN entre las personas puede
permitir entender mejor las
enfermedades y —_ promover
adelantos en la medicina.



Una breve guia de genética.

3En qué se diferencia usted de todos los demas?

Todos los seres humanos son basicamente iguales, es decir, todos
pertenecemos a la misma especie. Pero al mismo tiempo cada uno de
nosotros es Unico, poseyendo diferentes rasgos que le distingue como
individuo. Algunas personas son bajas y otras altas. Hay distintos colores de
ojos, de piel y de pelo. Estas semejanzas y diferencias fisicas provienen de
semejanzas y diferencias entre nuestras instrucciones genéticas. Nuestro
conjunto propio de instrucciones genéticas, nuestros “genes”, determinan
nuestras caracteristicas particulares, heredades de nuestros padres.



Glosario:

Codén: Una unidad del cddigo genético que esté formada por tres bases de nucledtides en una molécula de
ADN 0 ARN que especifica un aminodcido determinado.

ADN (acido desoxirribonucleico}: La molécula que tiene codificada la informacién genética. E| ADN es una
molécula de doble hélice formada por dos hebras entrelazadas unidas por enlaces débiles entre pares de
bases de nucledtidos.

ELSI: Un programa destinado a comprender y estudiar las implicaciones éticas, legales y sociales
relacionadas con el avance del conacimiento cientifico y tecnolégico.

Gen: La unidad fisica y funcional basica de la herencia. Un gen es una secuencia de nucleétidos ubicados en
una posicién determinada dentro del genoma, que codifica un producto funcional especifico (es decir, una
proteina o molécula de ARN),

Cédigo genético: La secuencia de nuclestidos, codificados en tripletes (codones) en el ARNm, que determina
la secuencia de aminoacidos en la sintesis de proteinas. La secuencia de ADN del gen puede uilizarse para

predecir la secuencia de ARNm, y el cédigo genético puede a su vez ulilizarse para predecir la secuencia de
aminoacidos.

Genoma: Todo el material genético de un organismo determinado; su tamafio suele expresarse como el
némero total de pares de bases, o el ndmero total de genes.

Era genémica: La nueva era de la investigacién genética, en la que se ha producido una rapida adquisicién
e integracion de informacion genética cada vez mas avanzada, resultante del progreso y la conclusién del
Proyecto Genoma Humane.

Proyecto Genoma Humane: Un proyecto de investigacién y desarrollo de tecnologia cuyo objetivo es
elaborar un mapa y secvenciar la totalidad del genoma humano.

ARNm: Una molécula que se puede mover del niicleo al citoplasma de las células, actuando como mensaje
crucial de conexi6n entre los datos contenidos en el gen y la sintesis de una proteina. La estructura del ARN
es similar ala del ADN. La molécula de ARNm sirve como modelo para la secuencia especifica de
aminodcidos de una proteina.

Bases de nucledtidos: Las subunidades basicas del ADN 0 del ARN. Miles de nucleétidos se enlazan para
formar una molécula de ADN o ARN. Los cuatro nuclestides del ADN contienen las bases adenina (A),
guanina (G), citosina (C) y timina (T). En la naturaleza, se forman pares de bases solamente entre A y T y
entre G y C; por lo tanto, la secuencia base de cada hebra puede deducirse de la de su compaiiera.

Proteina: Una molécula grande compuesta de una o mas cadenas de aminodcidos en un orden especifico; el
orden esta determinado por la secuencia de bases de nucledtidos en el gen que codifica la proteina. Las
proteinas se requieren para la estructura, el funcionamiento y la regulacién de las células, los tejidos y los
6rganos del cuerpo, y cada proteina tiene funciones dnicas. Por ejemplo: hormonas, enzimas y anticuerpos.

Ribosoma: Organelo citoplasmico que actia como mecanismo molecular en el que se lleva a cabo la sintesis
de polipéptidos a partir del ARNm.

Secuenciamiento o secuenciacién: Determinacién del orden de los nucledtides (secuencias base) en una
molécula de ADN o de ARN.

Transcripcién: La sintesis de una copia de ARNm a partir de una secuencia de ADN (un gen), el primer paso
de la expresion del gen.

Traduccién: El proceso en el cual el cédigo genético que lleva el ARNm dirige la sintesis de las proteinas a
partir de los aminodcidos.

ARNt: Una clase de ARN que reconoce las secuencias de codificacién de tripletes de nucledtidos del ARNm y

transporta el aminodcido apropiado a los ribosomas, donde las proteinas se conforman de acuerdo con el
cédigo genético del ARNm.

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