Cuando se interpreta una canción
conocer y leer las notas musicales es tan importante como hacerlo con el ritmo
adecuado. En la partitura, las notas musicales se colocan de forma secuencial y
diferentes marcas informan sobre el registro, la velocidad o la intensidad con
que se deben hacer sonar.
El genoma humano funciona de forma
similar a una partitura, en la que la secuencia de ADN contiene las
instrucciones para producir las proteínas y otros elementos funcionales, y los mecanismos
epigenéticos regulan cómo y en qué grado tienen que expresarse.
Así, si el genoma incluye la
secuencia completa del ADN, el epigenoma, se refiere al conjunto de elementos
que regulan la expresión de los genes sin alterar la secuencia de ADN.
¿Qué hace la epigenética?
En esencia,
todas las células del cuerpo humano contienen el mismo material genético –o la
misma partitura, si seguimos comparando genética y música. Sin embargo, todas
ellas no expresan los mismos genes.
Cada tipo
celular, dentro de cada tejido, tiene un programa genético diferente, de modo
que únicamente se expresan los genes que necesitan. Por ejemplo, además de los
genes encargados de las funciones básicas, las neuronas necesitan expresar
todos aquellos genes relacionados con emisión y recepción de señales nerviosas.
Estos genes, por el contrario, no son necesarios en otros tipos celulares, como
las células encargadas de almacenar grasa.
Además, cuando las células expresan los genes,
necesitan hacerlo en el momento y cantidad adecuada. ¿Cómo? Uno de los métodos
por los que lo consiguen es a través de los mecanismos epigenéticos.
Las marcas epigenéticas actúan como una memoria
para la célula y son reversibles.
Una de las
características del epigenoma es que no es estático y puede modificarse. A lo
largo de nuestra vida, el epigenoma registra las experiencias de la célula, así
como la influencia del ambiente sobre las mismas.
Por lo tanto,
el epigenoma es diferente en los distintos tejidos y tipos celulares del
organismo, cambia a lo largo de la vida o momento del desarrollo e incluso en
los distintos estados de salud.
¿Qué tipos de mecanismos epigenéticos existen?
A
continuación presentamos los principales mecanismos epigenéticos. Todos ellos
son reversibles, lo que significa que son susceptibles de poder ser
modificados.
·
Metilación del ADN
La metilación
del ADN es uno de los mecanismos epigenéticos más estudiados. Consiste en la
adición de un grupo bioquímico denominado metilo a una de las unidades o
nucleótidos que conforman el ADN, la citosina.
·
Los grupos metilo situados sobre el ADN actúan como
señales de reconocimiento para ciertas enzimas que actúan sobre la expresión
génica. Normalmente la metilación se asocia a una represión de la expresión
génica. Modificaciones de la cromatina
En el
interior del núcleo celular el ADN no se presenta aislado, sino que está
organizado con proteínas y otras moléculas, formando la cromatina. La unidad
fundamental de la cromatina, es el nucleosoma, formado por ADN enrollado
alrededor de ocho unidades de proteínas histonas.
Las histonas pueden ser modificadas bioquímicamente
en algunas posiciones concretas (modificaciones epigenéticas reversibles), lo
que afecta al grado de compactación del ADN en el nucleosoma, y a cómo de
accesibles son los genes a toda la maquinaria enzimática responsable de la
expresión génica. Cuanto más compactado está el ADN en un nucleosoma menos
accesibles son los genes de esa región. Por el contrario si el ADN está menos
compactado, hay más espacio para que las proteínas relacionadas con la
expresión génica se unan al ADN.
Las
combinaciones de las modificaciones de las histonas definen el estado de la
cromatina y la actividad del ADN que lo conforma.
Además, la
localización de los nucleosomas también determina la accesibilidad de los
factores de transcripción al ADN.
·
ARN de interferencia
Ciertas
moléculas pequeñas de ARNs pueden silenciar la expresión de los genes,
uniéndose al ADN e interfiriendo con la transcripción o proceso en el que el
que se transfiere la información del ADN al ARN o uniéndose a complejos
proteicos de silenciamiento génico.
Los diferentes mecanismos epigenéticos
interaccionan entre sí. Por ejemplo, la maquinaria celular encargada de
remodelar los nucleosomas es influida por la metilación de ADN y por las
modificaciones en las histonas. Igualmente la metilación del ADN supone una
señal para reclutar complejos proteicos que incluyen proteínas modificadoras de
las histonas.
Cuando los
mecanismos epigenéticos no funcionan de forma correcta pueden desarrollarse
enfermedades. Un ejemplo es el Sindrome de Rett, producido en la mayoría de los
casos por mutaciones en el gen MECP2 que codifica para una proteína de unión a
ADN metilado.
Epigenética y ambiente
La
epigenética actúa como puente entre los genes y el ambiente. Algunos factores
ambientales, como el tabaco, o la nutrición pueden iniciar procesos químicos
que lleven a cambios en el epigenoma.
Epigenética y envejecimiento
Como
mencionábamos antes, el epigenoma es dinámico y va cambiando a lo largo de la
vida de una persona. Por ejemplo, al comparar la metilación del genoma en
personas recién nacidas, adultos y ancianos se ha observado que a medida que se
envejece se van perdiendo grupos metilo, lo que podría estar asociado con la
expresión inadecuada de los genes al envejecer.
Además, aquellos pacientes con enfermedades en las
que se produce un envejecimiento prematuro presentan epigenomas propios de
edades mucho más avanzadas.
Algunos
estudios indican que se pueden usar marcadores epigenéticos, concretamente
metilación, para estimar la edad biológica de una persona, frente a su edad
cronológica en años. Así, el epigenoma podría dar una medida de cómo de bien se
envejece.
No hay comentarios:
Publicar un comentario