Epigenética: el interlocutor entre el ambiente y la información genética

La epigenética hace referencia a fenómenos que no afectan la secuencia de ADN de los genes, sino a cambios químicos que pueden modificar la expresión de los genes, activándolos o silenciándolos.

Tiempo de lectura: 6 minutos

La secuenciación del genoma humano abrió una gran puerta hacia dónde buscar información sobre los genes: cómo son, cuántos, su orden y características. Proyectos como “1000 Genomas” nos acercan un poco más a la explicación de las diferencias entre los distintos seres humanos, sus características particulares, etc. Sin embargo, existen muchos interrogantes para los cuales el componente genético por si solo no es suficiente para brindar respuestas. Por ejemplo, ¿por qué dos gemelos genéticamente idénticos pueden llegar a desarrollar en su vida diferentes enfermedades? o, por otra parte, ¿por qué el hombre y el chimpancé son tan diferentes en su complejidad si, como se sabe, comparten más del 90% de los genes?

Varios de estos interrogantes, y quizás algunos otros aún no planteados podrían tener su respuesta en la epigenética, una rama de la biología en creciente desarrollo.

Comparando de forma imaginaria al material genético con una PC, podríamos pensar que el genoma es el hardware, mientras que el software, toda la programación, es el epigenoma. Es decir, es el que orquesta esa maquinaria. Así lo ejemplifica el Dr. Manel Esteller, director del Programa de Epigenética y Biología del Cáncer del Instituto de Investigación Biomédica del Bellvitge, en Barcelona.

Genes “encendidos” y “apagados”

Las regiones del ADN que se consideran funcionales codifican para genes que en general dan lugar a las proteínas; uno de los principales componentes estructurales del organismo. Para que un gen de lugar a una proteína funcionalmente activa, tienen lugar toda una serie de eventos que comienzan con la “expresión” de ese gen. Una vez se expresa, dará lugar a moléculas intermedias que finalmente podrán dar lugar a las proteínas. Cuando un gen se está expresando se dice que está “encendido” y cuando no lo hace, se suele hablar de que está “apagado” o “silenciado”. Si bien existen muchos estudios acerca de cómo se prenden y apagan los genes, los mecanismos generales que controlan los interruptores del genoma son aún un gran misterio que podría empezar a comprenderse con la epigenética.

Es importante remarcar que cuando se habla de epigenética se hace referencia a fenómenos que no afectan la secuencia de ADN de los genes, sino a cambios químicos que pueden modificar la expresión de los mismos, activándolos o silenciándolos. Estas variaciones pueden aparecer debido a factores ambientales. Por ende, la epigenética haría las veces de un interlocutor entre el ambiente y la genética.

¿Cómo opera la epigenética?

Tres mecanismos moleculares básicos han sido referidos como fenómenos epigenéticos. Dos de los cuales; la metilación del ADN y la modificación de las histonas, suelen ser ampliamente referenciados.

El hecho de que los genes se expresen o no depende de ciertas condiciones bioquímicas asociadas al material genético; o bien a la estructura de la molécula de ADN y sus proteínas asociadas o a los nucleótidos (A, T, G, C), que son las subunidades del ADN.

Como bien menciona el Dr. Esteller “El ADN está formado por Cs, Gs, As y Ts, por estas cuatro piezas del puzzle mezcladas en millones de combinaciones“. A veces, un pequeño grupo químico denominado metilo (CH3) se añade a una base del nucleótido. En organismos superiores, la metilación está principalmente restringida a la base citosina. Es decir, que esa C puede ser una C o una metil-C. Se sabe que la citosina metilada está asociada a la desactivación o silenciamiento de los genes. Por ende, dependiendo del grado de metilación, un gen estará “encendido” o “apagado”. Debido a que el proceso de metilación responde, a su vez, a factores ambientales, este sería el vínculo entre la expresión y el ambiente.

Algo similar ocurriría con la modificación de las histonas (proteínas asociadas al ADN), aunque las modificaciones químicas en ellas no solo se deben a la adición de grupos metilo, sino que pueden ser de otra índole.

Implicancias en la salud y la enfermedad

El epigenoma no es fijo sino dinámico y puede alterarse durante la vida de un individuo por diversos factores ambientales, como por ejemplo, el consumo de tabaco, el ejercicio, la nutrición, exposición a contaminantes, entre otros. Según el Dr. Esteller “Hay un epigenoma sano, el de la salud, que es muy importante para permitir que los genes se expresen cuando deben expresarse y donde deben expresarse”. Sin embargo el epigenoma se puede alterar negativamente por circunstancias ambientales diversas como por ejemplo el consumo de tabaco. El ejercicio y la adecuada alimentación, en cambio, tendrían efectos positivos. Este hecho podría tener enormes implicancias en el campo de la salud en el futuro, ya que significaría que tenemos más control sobre nuestro destino genético de lo que se pensaba.

Respecto al cáncer, se ha observado que una las causas del desarrollo de tumores son las alteraciones epigenéticas. Es decir, en una célula tumoral se dan cambios epigenéticos que inactivan genes que deberían frenar el crecimiento y eso hace que la célula empiece a proliferar y dividirse de forma descontrolada, trayendo como consecuencia el desarrollo de por ejemplo un tumor.

En varias otras enfermedades también se han observado alteraciones epigenéticas, como por ejemplo en las enfermedades cardiovasculares, neurológicas y las autoinmunes, entre otras.

Herencia y evolución: repensando a Lamarck

Hasta ahora se solía hablar de que nuestros padres y abuelos simplemente nos transmitían sus genes (herencia genética). Y punto. Que las experiencias que habían acopiado en sus vidas no se adquirían. Como muchas veces se suelen escuchar en clases de biología: “Solo el genotipo es heredable y no así el fenotipo”.

Un concepto contrario a lo anterior, es decir que un organismo tiene la capacidad de transmitir a su descendencia características que ha adquirido durante su vida, constituye el principal postulado del científico francés Jean Baptiste Lamarck. Una idea no muy respetada por la comunidad científica que fue reemplazada por la teoría de la selección natural de Darwin.

Herencia screencap video REDES

Hoy se sabe que las modificaciones o cambios en el epigenoma también pueden ser transmitidas a la descendencia si ocurren en las células germinales (espermatozoides u ovocitos). Es decir que, no solo estaríamos heredando la secuencia de genes sino también los patrones de expresión de los mismos, ya que las variaciones epigenéticas modificarán la actividad de los genes. No se trata por tanto únicamente de qué genes heredamos o no de nuestros padres, sino de si están ‘encendidos’ o ‘apagados’ a través de interruptores epigenéticos.

En términos evolutivos, los cambios estructurales del ADN determinados por factores medioambientales, al ser heredables, operarían como un determinante selectivo y cobrarían significación en el marco de la expresión adaptativa al medio. Por lo que la teoría de la evolución centrada en los genes tendría un alcance limitado.

La epigenética podría ayudar también a explicar las diferencias entre los seres humanos y otros primates. Se ha podido comprobar que algunos genes fundamentales que compartimos con los chimpancés se encuentran encendidos en nuestro cerebro, y apagados en el de estos primates.

La epigenética induce a pensar menos en términos de secuencias de genes y más en términos de cómo se comportan estos genes en el contexto de su ambiente.

Estos nuevos saberes podrían revolucionar el enfoque de la biología evolutiva y del desarrollo; y su aplicación a las ciencias médicas determinará sin duda un nuevo abordaje a los conceptos de salud y enfermedad, con una mejor comprensión del “diálogo” entre genes y medioambiente.

En este video podrás escuchar una breve explicación sobre el tema de la voz del propio Dr. M. Esteller.

Fuentes consultadas:

Patricia Kaminker (2007). Epigenética, ciencia de la adaptación biológica heredable. Arch Argent Pediatr; 105(6):529-531

Epigenética, la nueva frontera de la medicina. BBC Mundo

1 comentario
  1. Cifuente J.H. dice

    En forma muy sencilla se está replanteando un tema tremendamente abarcativo: salud, herencia, filosofía, evolución, etc. Se me ocurre imaginar que conforme a este enfoque la especie humana camina lentamente hasta lograr tener la totalidad de los genes ” encendidos”.-

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