Los códigos que marcan nuestra vida. Epigenética.

Nuestro ADN contiene toda la información genética que determina cuál será nuestro color de ojos, como será nuestro pelo, nuestro color de piel, e incluso nuestra personalidad. Esto es lo que se ha creído desde siempre, pero esta visión ha ido cambiando poco a poco con el paso del tiempo y se cree que no todas nuestras características son heredadas directamente del material genético. Así pues ¿qué es lo que determina como seamos?

Esta pregunta es respondida por la epigenética. Los investigadores se han ido dando cuenta de que los seres humanos no son solamente lo que está escrito en el ADN, sino que existen pequeñas modificaciones químicas capaces de regular la expresión de múltiples genes. Esto es la epigenética.

Dentro de la gran variedad de células que tiene nuestro organismo, existen pequeñas modificaciones en el ADN de cada una de ellas que permite la inactivación de determinados genes con el fin de regular la actividad de cada tipo celular en su marco de actuación. No sería bueno para nuestro cuerpo que un gen que se expresa en el ojo, en la piel o en el corazón se expresara en otro lado.

Esto puede causar enfermedades como el cáncer, ya que células que en teoría deberían protegernos contra él, dejan de hacerlo porque una señal química actúa como inhibidor bloqueando su expresión y de esta forma, en parte, se produce la aparición de los tumores.

MODIFICACIONES EPIGENÉTICAS

“Recurriendo a un símil informático, yo diría que el disco duro es como el ADN, y los programas de software son como el epigenoma. Es posible acceder a cierta información del disco duro con la utilización de los programas del ordenador. Pero existen ciertas áreas protegidas por contraseñas y otras no (abiertas). Yo diría que estamos intentando entender por qué existen contraseñas para ciertas regiones y por qué otras regiones están abiertas.“ Este símil usado por Jörn Walter lo que indica es que existen genes silenciados (reprimidos) y otros no. Esto es producido por una serie de modificaciones epigenéticas como son la metilación o la acetilación de histonas.

La metilación es un importante mecanismo epigenético de regulación de la expresión genética, ya que interacciona con los diferentes mecanismos que modifican la cromatina. El mantenimiento de los sistemas de metilación tras varias replicaciones del ADN es un indicio de herencia epigenética. Además, la metilación es un importante mecanismo biológico, ya que cualquier alteración en el funcionamiento del proceso puede alterar aspectos fisiológicos concretos. Por ejemplo, la metilación se encarga de silenciar el retrovirus endógeno, por tanto si se viera afectada podría provocar graves problemas. También los procesos de impronta genética están basado en la metilación y durante el proceso embrionario se encarga de regular la expresión génica. En concreto, el embrión sufre una desmetilación genómica global durante la fase de mórula y durante la fase de blastocito realiza la re-metilación gradual.

GENERACIÓN TRAS GENERACIÓN

La dieta o el estrés tendrán un impacto dentro de una, dos o tres generaciones ¿ Es cierto esto? ¿Cómo actúa el entorno sobre el ADN? El código epigenético es la relación que tiene el ADN con las proteínas que lo cubren. Si tomamos, por ejemplo, el caso de dos gemelos, sabemos que tienen el mismo genoma, pero la alimentación, el estrés y otros factores ambientales hace que se diferencien más entre si y determina el que lleguen a padecer o no ciertas enfermedades como el cáncer

Podría decirse que la experiencia vivida queda marcada en nuestros genes. Una marca química sobre el ADN y las histonas, las proteínas que ayudan a la secuencia génica a empaquetarse en cromosomas, que activan o silencia los genes y esto es así porque se ha visto que hasta la alimentación de una madre embarazada afecta al epigenoma del bebe. Sin embargo, se desconoce hasta cuantas generaciones se mantienen estas alteraciones.

Hay que tener en cuenta que las metilaciones son necesaria para la vida, pero en el caso de que sean perjudiciales, estas ya pueden ser tratadas hoy día mediante fármacos.

PATOLOGÍAS

Existen cambios epigenéticos involucrados en los procesos del desarrollo y en la aparición de enfermedades. En la epigenética de la enfermedad es común un cambio en la plasticidad fenotípica que modifica la habilidad de las células para responder a estímulos externos e internos. Hasta ahora se ha encontrado un componente epigenético significativo en la patogenia de enfermedades que se inician en la etapa del desarrollo embrionario, en el cáncer y en algunas enfermedades comunes de iniciación tardía. También se ha comprobado que en algunos tipos de cáncer existe una alteración de los programas de diferenciación y crecimiento de las células madre. En el caso de las enfermedades comunes de aparición tardía una combinación de factores epigenéticos, genómicos y medioambientales participan en la patogenia de la enfermedad.

Existen 2 tipos de enfermedades: aquellas relacionadas con genes regulados epigenéticamente y aquellas que afectan al epigenoma como un todo como ocurre en las patologías asociadas a defectos en los genes encargados de la metilación de ADN.

El síndrome de Beckwith-Wiedemann, es una enfermedad de sobrecrecimiento asociada con un elevado riesgo de formación de tumor embriónico. La enfermedad es causada por mutaciones en genes reguladores del crecimiento en el cromosoma 11 o por errores en impronta genómica. Los pacientes presentan de forma típica vísceras fuera de la zona abdominal, lengua grande, y peso elevado al nacer, es un ejemplo del primer tipo. Un conjunto significativo de genes están marcados (impronta) de forma que su expresión es totalmente distinta si provienen de la madre o del padre. En el síndrome de Beckwith-Wiedemann esta impronta está alterada y genes como el IGF2 pierden su regulación expresándose en exceso y produciendo sobrecrecimiento de tejidos y cáncer. Otro ejemplo, es el síndrome de Prader-Willi que se debe a distintas alteraciones en el cromosoma 15. En primer lugar se observaron una serie de deleciones en el brazo largo del cromosoma 15. Posteriormente Butler y Palmer (1983) determinaron que las deleciones de este cromosoma procedían del padre. Fue Nicholls (1989), que al analizar la región 15q 11-q13 mediante técnicas moleculares, pudo observar que algunos pacientes presentaban sólo regiones del cromosoma 15 procedentes de la madre y ninguna del padre; a esta situación se la llamó disomía uniparental materna.

Nuestra visión del ADN y de los genes ha cambiado en los últimos años. Es mucho lo que ya sabemos de cómo funciona nuestro material genético. Cada nuevo descubrimiento nos acerca un poco más al objetivo de poder curar enfermedades como el cáncer. Sin embargo aun nos queda un largo camino por descubrir.

Esta entrada participa en la XIX Edición  del Carnaval de Biología organizado por La Fila De Atrás, blog perteneciente a @MyrRB