Sobre la diversidad celular (el vocabulario y los conceptos mínimos están en negrita)
De una única célula, la célula huevo o cigoto provienen muchos tipos diferentes. Es este el
fenómeno paradigmático del desarrollo embrionario en organismos multicelulares.
¿Cómo es posible que toda la diversidad de tipos de células dentro de un organismo provenga
de una sola? Los estudios citológicos realizados a principios del siglo XX establecieron que los
cromosomas en cada célula del cuerpo de un organismo son los descendientes mitóticos de los
cromosomas que se integraron en el huso de la primera división celular del cigoto.
En otras palabras, cada núcleo de cada célula somática tiene los mismos cromosomas y, por lo
tanto, el mismo conjunto de genes que todos los demás núcleos de células somáticas. Este
concepto fundamental, conocido como equivalencia genómica, presentó un dilema conceptual
significativo.
Si cada célula del cuerpo contiene los genes para la hemoglobina y la insulina, por ejemplo, ¿por
qué las proteínas de hemoglobina se producen solo en los eritrocitos y la insulina sólo en
determinadas células pancreáticas? Basado en la evidencia embriológica de equivalencia
genómica (así como en modelos bacterianos de regulación génica), en la década de 1960 surgió
un consenso de que la respuesta está en la expresión genética diferencial. La expresión genética
diferencial es el proceso mediante el cual las células se vuelven diferentes entre sí, basado en la
combinación única de genes que están activos o "expresados". Expresando diferentes genes,
las células pueden producir diferentes proteínas que conducen a su diferenciación en distintos
tipos de células.
A modo de resumen, el paradigma de la expresión genética diferencial implica que el núcleo de
cada una de las células somáticas de un organismo contiene el genoma completo que fuera
establecido en el momento de la fecundación. En términos moleculares, el ADN de todas las
células diferentes de un mismo organismo, es idéntico. Esto implica que hay genes que no son
expresados al nivel del fenotipo de las células diferenciadas y sin embargo no se destruyen ni
se mutan, reteniendo el potencial de ser expresados.
Lo previo produce la siguiente reflexión; sólo un pequeño porcentaje del genoma se expresa
en cada célula, y una parte del ARN sintetizado en cada célula es específico para ese tipo de
célula. A fines de la década de 1980, se estableció que la expresión génica se puede regular en
cuatro niveles, de manera que diferentes tipos de células sintetizan diferentes conjuntos de
proteínas. La transcripción diferencial de genes regula cuáles de los genes nucleares se
transcriben en ARN nuclear. El procesamiento selectivo del ARN nuclear regula cuál de los ARN
transcritos (o cuáles partes de dicho ARN nuclear) pueden entrar en el citoplasma y convertirse
en ARN mensajeros. La traducción selectiva del ARN mensajero regula cuál de los ARNm se
traducen en proteínas en el citoplasma. La modificación diferencial de proteínas regula qué
proteínas permanecen y funcionan en cada célula.
Algunos genes (como los que codifican las subunidades de la proteína globina de la
hemoglobina) son regulado en todos estos niveles.
