19 nov. 2014

La regulació del genoma

Dimecres passat 19 de novembre va venir Miguel Beato, ara investigador del CRG (havia estat director i fundador), per parlar-nos de la diversitat cel·lular. Com sap una cèl·lula si s’ha de transformar en múscul o en neurona? La conversa, va anar fluint per camins que s'entrelligaven. Van venir més persones que mai! La sala plena, pleníssima... com un ou. El personatge s'ho val.

La creació del CRG
Tenint a en Miguel Beato, al fundador del CRG, a prop havíem de començar preguntant-li pel procés de creació del centre.
Va explicar que acostant-se a la jubilació, amb la baixada de pressupost per a recerca amb la unificació d'Alemanya, on ell vivia, podia plantejar-se la que seria la seva darrera feina. I, en proposar-li la creació d'un centre de genètica a Sevilla, es va posar a dissenyar-lo.

El Laboratorio de Investigaciones Biomédicas, que després es va transformar en el Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBIS), va ser proposat com a reflex del EMBL, el laboratori de biologia molecular europeu, amb uns criteris de recerca d'excel·lència. Finalment, Beato va restar fora del LIS; però, pràcticament alhora va rebre una invitació de Jordi Camí per a muntar a Barcelona un centre de recerca en genòmica, vinculat a la Universitat Pompeu Fabra.

Cap al 1997, Jordi Camí havia estar l'encarregat pel rector de la UPF, Enric Argullol, per crear els estudis de Biomedicina a la UPF. De fet, es volien proposar estudis de medicina, però les altres universitats es van posar en contra, tot i que només es demanaven places per seixanta alumnes. Aleshores, va entrar al govern de la Generalitat Andreu Mas-Colell, com a conseller d'Universitats, Recerca i Societat de la Informació. I va ser ell que va capgirar la recerca a Catalunya.

Quant a la Universitat Pompeu Fabra, jo sabia que tenien prestigi, ja que veia que les convocatòries es feien a través de la revista Nature, per a investigadors de tot el món. I, en veure que les mateixes persones volien muntar un centre de recerca associat a la universitat, em va semblar molt bé.

Aquest model de centre de recerca, una fundació privada controlada per un patronat públic, en què les universitats restaven fora, va sorgir en el darrer regnat de Jordi Pujol, després que les empreses farmacèutiques li exposessin que calia fer recerca bàsica. Altres centres amb el mateix model i que es van crear al mateix temps amb Mas-Colell, també tenen gran prestigi internacional; destaquem l'ICFO, l'IRB, vinculat a la UB, i l'ICIQ. La crisi va preservar el sistema gràcies als fons europeus.

El funcionament del CRG
Òbviament, vaig fer la proposta semblant a la que vaig presentar a Sevilla, basada en l'EMBL, un centre europeu d'alt nivell que té una característica: mai no envelleix. El rigor es garanteix perquè els investigadors segueixen una gran rotació. Entren amb un contracte per cinc anys després d'una forta selecció. Si segueixen un bon programa de recerca recolzat per publicacions, se'ls pot fer un contracte per quatre anys més. Després dels nou anys, han de ser reemplaçats.

Aquests investigadors després són contractats per altres centres de recerca, ja que tenen una capacitat de recerca més que contrastada. I el centre, que va començar amb cent investigadors ara en té quatre-cents de cinquanta nacionalitats; i gràcies a haver estat protegit d'intromissions polítiques, ha esdevingut el millor centre de recerca en biologia molecular del sud d'Europa.

Quin és el secret d'un centre com el CRG? Doncs mantenir-te tossut amb les normes. Un estudiant que fa el doctorat al centre, no hi fa el post-doc. Només roman un petit grup de científics sènior que mantenen l'estructura de recerca del centre, però ells també són validats per un comitè internacional on només hi ha un espanyol, Joan Modolell. I, en tots els anys, només hi ha hagut una excepció deguda al seu currículum, Ben Lehner, que rep un sou extern, atès que és investigador ICREA. Així, cada nou anys, com a màxim, els investigadors canvien.

Amb aquest model hem esdevingut una fàbrica de científics que fan recerca punta, que obre camí. Ara, això obliga que els científics sènior passem un 20% del nostre temps reclutant caps de grup: publiquem les convocatòries de llocs de recerca a Nature, i hem de resoldre i examinar els dos-cents currículums que rebem a cada convocatòria.

Quan un investigador entra al CRG de seguida pot començar a produir ciència, donat que el centre està equipat amb serveis de suport a la recerca i administratius, i que quan un investigador arriba ja rep recolzament d'un tècnic de laboratori, un estudiant i un post-doc, unes hores de secretaria i accés als serveis generals.

La regulació gènica tridimensional
El primer programa del CRG va ser el de regulació gènica, fent honor al nom; és a dir, l'estudi dels processos que regulen si un gen s'expressa o no. Miguel ens compara els gens amb els virus, a fi de comptes, tenen molts aspectes en què coincideixen. Però el material genètic en humans (i en animals en general) està composat per DNA i per les proteïnes que l'acompanyen, les histones, que l'hi donen estabilitat ja que neutralitzen els grups fosfat. Aquestes proteïnes han de permetre la transcripció; és a dir, la lectura i còpia del fragment de DNA que cal per a fabricar una determinada proteïna funcional.

En els primers temps d'estudi de la regulació gènica s'estudiaven gens concrets, amb la millora de les tècniques de laboratori i sobre tot la bioinformàtica, s'estudia com es coordina l'expressió gènica del genoma complet. I es troba, cada cop més, la importància de l'estructura tridimensional. I, en estudiar-la, s'ha vist que el genoma s'agrupa en capítols, en regions formades per entorn un milió de bases nucleiques que tenen un comportament homogeni i que codifiquen per a quinze o vint gens. (Vegeu també L'empaquetament del material genètic). Són aquestes nanses les que s'obren per a permetre la lectura del genoma.

Quin paper hi té l'estructura tridimensional? Cada cèl·lula codifica per uns vint-i-cinc mil gens, tot i que fabrica centenars de milers de proteïnes. Ara, el genoma codificant és entorn un 1,5% del genoma total. Abans es deia que la resta del genoma (l'altre 98,5%) era DNA escombraries; ara s'ha vist que no és cert que sigui tan inert. Part és traduït a RNA i a proteïnes que coordinen les reaccions de la cèl·lula. I part té funcions estructurals. No es creu ja que la part de DNA no codificant no tingui pas cap funció.

El DNA de la cèl·lula està molt compactat; si estigués estirat ocuparia deu milions de vegades el que ocupa quan està enrotllat. Per a llegir-lo, cal que es desenrotlli la nansa que duu la informació requerida per a fer-se assequible per al mecanisme de transcripció, a fi que la proteïna enzimàtica corresponent llegeixi la informació continguda en el DNA i en fabriqui l'RNA que donarà una altra proteïna, l'objectiu.

Moure les molècules tan grosses de DNA és molt costós energèticament. Les cèl·lules gasten l'energia química que transporta l'ATP, que es carrega als mitocondris amb la respiració, i que no és infinita. Recentment s'ha trobat al nucli cel·lular ATP que es genera independentment de les mitocòndries; la cadena metabòlica que ho fa possible requereix d'unes molècules d'ATP mitocondrial per iniciar; però després de cinc minuts, ja es genera ATP al nucli.

Per a estudiar l'estructura tridimensional del genoma i el seu paper en l'expressió gènica, el Consell Europeu de Recerca (ERC) ha donat dotze milions d'euros a quatre grups interdisciplinars del CRG (un d'ells, el grup de Marc A. Martí-Renom, a més treballa també al CNAG). Aquest projecte, que durarà cinc anys, és una prova de la capacitat de crear llocs de treball i feina en recerca, i de la creació de coneixement; i que la inversió inicial es recupera en escreix.

El paper de la ciència
En ciència, el més important és fer-se bones preguntes. La diferència entre el científic i qualsevol altra persona és que el primer sap que no sap. En realitat, un científic el que creu saber sap que són prejudicis; un model d'ignorància sàvia, que reconeix el que ignora. I, la ciència, cada cop és més interdisciplinar. Calen moltes visions sobre un mateix problema per resoldre, per a trobar una solució entre tots.

Davant del coneixement que s'obre cada cop que es desxifra un procés nou, apareix un pensament: l'existència d'una limitació en el coneixement del funcionament genètic. La pregunta és: hi ha un límit a la complexitat? Pot ser que l'excés de dades dels fenòmens complexos siguin els que ens fan incomprensible l'acumulació de dades? Els astrofísics es fan la mateixa pregunta, i hi ha qui ha proposat que els forats negres no són més que llocs amb molta informació; tanta, que les màquines que els han d'interpretar no la poden gestionar i donen un patró diferent, negre. Saturat.

El gran salto
A la pregunta de com va arribar a fer d'investigador en genètica havent començat la carrera professional com a ginecòleg, en Miguel Beato ens ho explica. "Mi padre siempre quiso ser investigador, pero con la guerra civil se tuvo que ir a África, donde se hizo médico." "Yo empecé haciendo partos, porque trataba con pacientes, no con enfermas. Pero al ver que la situación en España permitía dedicar cinco minutos de visita clínica a cada una de ellas, me fui a Alemania. En Alemania aprendí, pero todo pasaba por el jefe de departamento; la medicina estaba tan institucionalizada, que debía esperar cinco años para empezar a decidir y actuar por mí mismo. Así,cerré el ciclo del sueño de mi padre."

Més informació
Ajut de l'IRC per a estudiar el paper tridimensional del DNA.
Entrevista a Miguel Beato, per Bru Papell, a Omnis Cellula.
Entrevista per Miguel Mediavilla a Es Materia.
L'empaquetament del material genètic. Marc A. Martí-Renom (18/10/2014)
Romain Quidant, de l'ICFO, al cafè científic de juny: Màquines de llum (13/06/2014)
IRB dances for science (octubre 2014)

Imagen: Wikimedia Commons

No hay comentarios:

Publicar un comentario