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Category: Epigenética

Aunque todas las células somáticas un organismo contienen el mismo material genético (en cuanto a la secuencia de ADN), cada tipo celular tiene un programa de expresión génica  diferente, que hace que únicamente se expresen los genes que necesita, en el momento que se requiera. Así, algunos genes, son expresados únicamente en momentos concretos del desarrollo o en unos tipos celulares y no en otros.

La epigenética  estudia y se refiere al conjunto de elementos funcionales que regulan la expresión génica de una célula sin alterar la secuencia de ADN. Mediante mecanismos epigenéticos, que no modifican la secuencia de nucleótidos del ADN las células tienen la capacidad de marcar qué genes deben ser expresados, en qué grado y en qué momento.

A diferencia de la información registrada en la secuencia de ADN del genoma, los cambios epigenéticos no son estáticos y pueden modificarse a lo largo de la vida de la célula. Así, una de las principales características de las modificaciones epigenéticas es su reversibilidad. Además, el epigenoma (conjunto de todos los elementos epigenéticos) puede ser influenciado por factores ambientales, como la dieta o el estrés, especialmente durante el desarrollo embrionario y puede dar lugar a fenotipos así como ser heredados de una célula a las células hijas. Como consecuencia el epigenoma difiere entre poblaciones celulares del organismo, momentos del desarrollo o estado de salud.

Los principales tipos de modificación o mecanismos epigenéticos son:

  • Metilación del ADN

La metilación del ADN consiste en la adición de una modificación bioquímica concreta, un grupo metilo a los nucleótidos que componen la secuencia del ADN. Principalmente la modificación se realiza sobre las citosinas, aunque recientes estudios apuntan a un papel relevante de la metilación de adeninas. Los grupos metilo actúan como señales de reconocimiento sobre el ADN, favoreciendo el reclutamiento de proteínas que participan en la regulación de la expresión génica.

  • Modificación de las proteínas histonas

Las proteínas histonas participan en la compactación y organización del ADN en el interior del núcleo celular. Aminoácidos específicos de las histonas pueden ser modificados mediante la adición de grupos acetilo, metilo o fosfato. Las combinaciones de modificaciones de las histonas definen la conformación de la cromatina (complejo formado por ADN y proteínas histonas) e influyen en la expresión génica.

  • MicroARNs

Los ARN pequeños pueden silenciar a los genes interfiriendo directamente con las regiones del ADN promotoras de la transcripción, o bien a través de la unión con proteínas para formar complejos de silenciamiento transcripcional.

Las modificaciones epigenéticas funcionan como intermediarias entre el ambiente y los genes, por lo que influyen en diferentes aspectos de la biología y su alteración puede derivar en enfermedades como el cáncer.

Epigenética y enfermedades

La alteración de los patrones y mecanismos epigenéticos pueden llevar a enfermedades como envejecimiento prematuro, cáncer o enfermedades de la impronta humana.

Por ejemplo, mutaciones en el gen MECP2 que codifican para una proteína de unión a regiones metiladas, provocan la mayor parte de los casos de síndrome de Rett, un desorden neurológico progresivo que afecta a mujeres a edad temprana, que cursa con una pérdida de las habilidades cognitivas y motoras adquiridas durante los primeros meses de vida.

Enfermedades que afectan a la impronta genómica

La impronta genómica se refiere al proceso por el que la expresión de la copia de un gen depende de si ha sido heredada del padre o de la madre. En los casos en los que se expresa la copia paterna o materna de un gen de forma específica, las señales que marcan qué copia debe ser expresada quedan registradas en la formación de los gametos. Defectos en las regiones del genoma que muestran impronta genómica llevan a enfermedades como el síndrome de Angelman, el síndrome de Prader-Willi, o la osteodistrofia hereditaria de Albright.

Epigenética y cáncer

El cáncer implica tanto cambios genéticos, que afectan a la secuencia del ADN como cambios epigenéticos. Las células del cáncer presentan estados epigenéticos alterados. Entre los cambios epigenéticos más comunes de las células tumorales, se incluye hipometilación global,  hipermetilación selectiva en algunas regiones y silenciamiento de genes.

El carácter reversible de las modificaciones epigenéticas ha llevado a plantear el desarrollo de fármacos epigenéticos para tratar el cáncer.  Así,  empiezan a haber fármacos que tienen como diana los enzimas que regulan los mecanismos epigenéticos.

Epigenética y envejecimiento

La comparación del epigenoma de recién nacidos, personas adultas y personas de edad avanzada muestra que a medida que se envejece se van perdiendo grupos metilo, a nivel global, lo que podría implicar la expresión inapropiada de genes.

Así, el epigenoma puede proporcionar una medida de la edad biológica y contribuir a predecir la esperanza de vida. Un caso extremo, por ejemplo, lo muestran las enfermedades con envejecimiento prematuro, como la progeria Hutchinson-Gilford o el síndrome Werner, en las que los pacientes muestran epigenomas de edades mucho más avanzadas.

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