epigenÉtica ¿el ambiente modifica los genes?. recordamos… el genoma humano es toda la secuencia...
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EPIGENÉTICA¿El ambiente modifica
los genes?
Recordamos…El genoma humano es toda la
secuencia de nucleótidos del
ADN que conforma los 23
pares de cromosomas propios
de nuestra especie.
Un gen es una parte ordenada
de esa secuencia que contiene
la información necesaria para
la síntesis de una determinada
macromolécula, generalmente
una proteína. Cada una de las
formas alternativas que tiene
un gen para expresarse es un
alelo.
Mendel explicó como se
transmitía la herencia génica y
tiempo después Hugo de Vries
llegó a las mismas
conclusiones genéticas.
Pero actualmente sabemos
que no sólo importan los
genes y su herencia sino
también la expresión de los
mismos, que también se
hereda.
Entendemos por
“epigenética” aquellos
cambios heredables en la
expresión génica que se
transmiten por mitosis y
meiosis sin alterar la
secuencia de nucleótidos
del ADN.
La palabra epigenética está formada por la raíz griega “epi” que significa
“encima de” y genética, la ciencia que estudia los genes, por lo que
podríamos decir que la epigenética es el estudio de aquello que se pone
encima de los genes.
¿Qué implica una modificación epigenética?
Una modificación
epigenética, es decir, un
cambio heredable en la
expresión génica de un
organismo implica la
activación o
desactivación de genes y
una variación en la
estructura del ADN.
¿Cómo se producen?
Si la información genética
está codificada en la
secuencia de ADN, la
epigenética está
básicamente definida por
la metilación del ADN y
las modificaciones de la
cromatina a nivel de las
histonas, que son unas
proteínas que ayudan a
empaquetar el ADN.
La metilación es un proceso dinámico eficientemente regulado en el cual se
adhieren grupos metilos (CH3) al carbono 5 de la citosina
Se piensa que este cambio
actúa como señal para otras
moléculas que regulan la
expresión génica. Además,
la metilación bloquea la
transcripción de secuencias
de ADN haciendo que el
ARN polimerasa no las
reconozca y por tanto no
sintetice ARN mensajero.
Alteraciones en la metilación
• El proceso de metilación sigue unos patrones de impronta genética y
cuando éstos se alteran se produce un desarrollo aberrante.
• ¿Qué los altera?
La exposición que tenemos al medio en el que vivimos, factores
nutricionales o el envejecimiento, por ejemplo.
¿En qué se traduce todo esto?
En enfermedades como:
• El síndrome de Beckwith Wiedemann el en que los individuos nacen
con macroglosia, macrosomía y onfalocele. Está causado por una
anomalía en el cromosoma 11.
• ICF (Inmunodeficiencia, inestabilidad centromérica y anomalías
faciales): está causado por una hipometilación de los cromosomas 1 y
16, principalmente. Es una enfermedad rara caracterizada por un gran
retraso psicomotor, inmunodeficiencias (infecciones respiratorias y
gastrointestinales) y dimorfismos faciales (hipertelorismo – ojos muy
muy separados – y puente nasal plano).
• El síndrome de Rett, que afecta principalmente a niñas antes de que
cumplan los cuatro años. Provoca una discapacidad progresiva a todos
los niveles: dificultad para adquirir un lenguaje, retraso mental,
psicomotriz… Está causado por alteraciones en el cromosoma X.
En mutaciones en el ADN, las cuales implican cambios
en el ARN:
Puede ocurrir que una citosina metilada pierda un grupo amino
(NH2), convirtiéndose en metiluracilo, o lo que es lo mismo, en
timina. Esta nueva timina estaría emparejada con una guanina,
lo cual sería corregido inmediatamente ocasionando en el 50%
de los casos, una mutación puntual al cambiar la guanina por
adenina en lugar de la timina por citosina.
Además, existen secuencias de ADN capaces de cambiar su posición en el
genoma de una misma célula, denominadas transposones que habitualmente
son silenciados por el ARN nada más ser transcritos.
Pero si no lo son, pueden
dañar algunos genes, bien
porque al saltar el
transposón se puede llevar
parte de la secuencia del
gen inutilizándolo, o bien
rompiendo la secuencia de
un gen, porque se
introducen dentro de él. En
ambos casos produciría
mutaciones génicas.
Las alteraciones en la metilación también pueden dar lugar a otro tipo de
problemas, que podrían ser la consecuencia, por ejemplo, de un fallo en la
inactivación de uno de los cromosomas X en las hembras.
Cuando un embrión tiene aproximadamente cuatro días de desarrollo,
encontramos que las hembras tienen los dos cromosomas X activos, el
materno y el paterno. Ocurre que ambos interactúan y uno resulta
desactivado para el resto de la vida del individuo. ¿Cuál? En unas células
será el materno y en otras será el paterno, ocurriendo por azar, pero la
elección se mantendrá cuando la célula se divida (herencia epigenética).
CarcinogénesisEn contra de lo que se pensaba anteriormente, la carcinogénesis es un
proceso tanto genético como epigenético, dado que las lesiones genéticas no
pueden generar tumores por sí solas ni explicar la diversidad de fenotipos en
pacientes con cáncer.
La formación de tumores se
debe principalmente a la
incapacidad de las células para
mantener y controlar la
expresión exacta de la
información genética. La dieta
y el estilo de vida son cruciales
para el desarrollo de cánceres,
de hecho, se estima que en
Estado Unidos un tercio de las
muertes por cáncer podrían
evitarse modificando la dieta.
Nutrición y epigenéticaLos patrones epigenéticos establecidos durante el desarrollo embrionario
pueden cambiar durante la vida adulta por factores medio ambientales,
incluida la nutrición y es que el exceso o el déficit de algunos nutrientes
afecta directamente a la metilación del ADN.
Resumiendo…La metilación del ADN es vital en el desarrollo embrionario y en el
silenciamiento de genes para permitir la diferenciación celular.
Un desarrollo anormal puede ocasionar problemas de diversa índole, cánceres
o síndromes, como hemos visto antes, pero también pueden aparecer
mutaciones y fenotipos beneficiosos en la evolución de una especie.
En cualquier caso podemos decir que permiten una mayor diversidad en
comunidades o entre gemelos.
Y sí, el medio ambiente, la dieta, la
sociedad y todo a nuestro
alrededor afecta a nuestros genes.