Secuencian y analizan el genoma del caballo

Hace tres años, el equipo internacional de científicos dirigido por investigadores del Instituto Broad del MIT y Harvard (EEUU) inició un proyecto para descodificar el patrón genético del caballo. El esfuerzo se basó en una colaboración internacional durante diez años con el fin de explotar las tecnologías genómicas para el beneficio de la salud equina, conocido como Horse Genome Project (Proyecto Genoma del Caballo).

“Los caballos y los humanos padecen enfermedades similares, por lo que la identificación de los culpables en los caballos promete aportar conocimientos más profundos sobre las enfermedades en estos dos organismos. La secuencia del genoma del caballo es un recurso clave que nos permitirá alcanzar este objetivo”, explica Kerstin Lindblad-Toh, uno de los autores y director científico de biología genómica de vertebrados en el Instituto Broad del MIT y Harvard (EEUU).

Humanos y caballos han compartido una historia evolutiva con implicaciones para ambas especies. Como los demás mamíferos, las dos especies comparten gran parte del ADN. Los caballos sufren además más de 90 enfermedades hereditarias que muestran semejanzas con las de los humanos.

El ADN de Twilight fue la clave

Para generar una secuencia de genoma de gran calidad, los investigadores analizaron el ADN de una yegua purasangre adulta llamada Twilight. El ADN de la yegua se descodificó mediante tecnología convencional de secuenciación de ADN capilar (conocida como secuenciación de Sanger) para revelar un genoma que contiene cerca de 2.700 millones de letras o nucleótidos, ligeramente mayor que el genoma del perro doméstico y menor que los genomas del humano y de la vaca.

“Estamos especialmente agradecidos a nuestros colaboradores de la comunidad de genética del caballo que participaron en este proyecto”, declara Lindblad-Toh, que también es catedrático de genómica comparada en la Universidad de Uppsala en Suecia.

Una característica del genoma del caballo es el reducido número de reordenamiento de los cromosomas que se han producido en los caballos en relación con los humanos. Durante el transcurso de la evolución, partes de los cromosomas se pueden trasladar a otros lugares del genoma, o permanecer en su orden ancestral, como cuentas de un collar. Una situación que se conoce con el nombre de “sintenia”. Más de la mitad de los cromosomas del caballo muestran sintenia, mientras que en el caso de los humanos sólo se produce en un cromosoma y en el de los perros, no llega a un tercio.

El misterio de los cromosomas equinos

El análisis del genoma, que se publica ahora en Science, también intriga a los investigadores. Los centrómeros, que son más que un mero nexo de unión donde se unen los brazos de los cromosomas X, garantizan que las células hereden copias de cada cromosoma durante la división celular. “A pesar de este papel fundamental, se sabe relativamente poco sobre ellos. Está claro que contienen secuencias de ADN altamente repetitivas, pero lo que no queda tan claro es qué viene primero, si el centrómero o sus repeticiones”, manifiesta el investigador.

Lindblad-Toh y sus colegas, incluida Elena Giulotto de la Universidad de Pavia (Italia), se sorprendieron al descubrir una región de cromosoma 11 del caballo que contiene un centrómero en desarrollo, que se encuentra funcional, pero congelado en un estado de juventud. Los análisis de este centrómero incipiente revelaron que no contenía ADN repetitivo, lo que sugiere que primero aparecen los centrómeros y las repeticiones lo hacen después.

“No sabemos mucho sobre los centrómeros, especialmente porque han resultado complicados de analizar con la secuenciación del ADN. Este resultado ayuda a abordar algunas preguntas importantes sobre cómo evolucionan los centrómeros”, afirma Claire Wade, primera autora y catedrática en la Universidad de Sydney (Australia).

Resolver la ceguera nocturna

Además de secuenciar el genoma de un caballo de pura sangre, los investigadores también estudiaron el ADN de diversas razas de caballos, incluidos el caballo de cuarto de milla americano, el andaluz, el árabe, el caballo de tiro belga, el de Hannover, el Hakkaido, el caballo islandés, el caballo noruego de los fiordos y el caballo trotón o standardbreed. El equipo estudió la cantidad de variación genética tanto dentro de cada raza como entre ellas para crear un catálogo de más de un millón de diferencias genéticas de una sola letra (llamadas “polimorfismos de un solo nucleótido o SNP).

A través del catálogo de SNP, los investigadores pudieron localizar la mutación candidata en el Complejo de Leopardo o el “moteado Appaloosa” por el que las capas de los caballos están llenas de llamativas zonas blancas con o sin motas de color. Los caballos con este rasgo a menudo sufren de ceguera nocturna, un trastorno que también afecta a los humanos. Los investigadores redujeron la lista de sospechosos genéticos a 42 SNP asociados, incluyendo dos mutaciones candidatas residentes cerca de un gen implicado en la pigmentación.

“Esto demuestra la utilidad del caballo en la creación de mapas de genes que causan enfermedades. Al poner estos recursos a disposición de toda la comunidad científica, esperamos ver en los próximos años un torrente de resultados nuevos”, aclara Wade.

Durante siglos, los caballos han sido compañeros cercanos de los humanos porque se domesticaron por primera vez hace entre 4.000 y 6.000 años, y se utilizaron por su fuerza y como medio de transporte. Las funciones de los equinos se han visto, con el tiempo, desplazadas por otras de carácter más deportivo y de ocio.

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Referencia bibliográfica:

C. M. Wade et al. “Genome Sequence, Comparative Analysis, and Population Genetics of the Domestic Horse”, Science vol 326, 6 de noviembre de 2009. DOI: 10.1126/science.1178158