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Qué es la epigenética y para qué sirve

Durante décadas la cuestión de la herencia biológica se ha respondido a través del lenguaje del ADN. Esta visión situaba al ADN como único material hereditario que determina los rasgos que diferencian un organismo de otro y que se transmite de generación en generación.

FUENTE | El País 16/04/2008
 
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El ADN utiliza un lenguaje basado en la existencia de cuatro letras, que se combinan a su vez en palabras de tres letras para dar lugar a las proteínas, las moléculas que dotan de estructura y funciones específicas a los organismos. A lo largo de los últimos años se ha evidenciado que esta visión era incompleta. Así por ejemplo, aunque todas y cada una de las células de un organismo poseen la misma información almacenada en su ADN, resulta evidente que una célula de la piel es muy distinta de una neurona o de un glóbulo blanco sanguíneo. ¿Qué diferencia, entonces, una célula sanguínea de una neurona, si no es su ADN?

La respuesta nos la da la epigenética, una disciplina que se dedica a estudiar los cambios heredables que no dependen de la secuencia de bases del ADN. Éste, que en cada una de las células humanas forma una especie de fibra de alrededor de dos metros de longitud, se encuentra empaquetado exquisitamente a fin de ser confinado en el interior de un núcleo de diámetro un millón de veces más pequeño. La forma en la que el ADN es empaquetado determina en realidad la forma en que este ADN funcionará.

El envoltorio, por así decir, que forma el ADN dentro del núcleo recibe el nombre de cromatina, y los mecanismos y modificaciones que sufren el ADN y su envoltorio serían las modificaciones epigenéticas, que en último término deciden qué funciones están activadas y cuáles inactivadas en cada tipo de célula. Cuestiones como la reprogramación en la transferencia de núcleos celulares y la clonación de organismos, numerosas alteraciones en cáncer y en otros síndromes, no se pueden entender sin considerar los factores epigenéticos. Así pues, podemos explicar de una forma más o menos sencilla la epigenética si la definimos como el estudio de la regulación heredable de la actividad de los genes que no viene determinada por la secuencia genética.

COMO UNA PUERTA

Nuestros genes son la combinación de cuatro bases o piezas denominadas A, C, G y T, que cuando sufren alteraciones las llamamos mutaciones. Hoy sabemos que los genes se controlan de muchas más formas: por ejemplo, añadiendo un grupo químico llamado metilo a la cadena de ADN o añadiendo otro grupo químico llamado acetilo a las proteínas histonas, que pueden considerarse las llaves de nuestro genoma. Recordemos que los genes son fragmentos de ADN, que se expresan originando ARN que luego producirá una proteína. Casi todo lo que podemos tocar en nuestro cuerpo son proteínas: la melanina de nuestra piel, la hemoglobina de nuestra sangre, etcétera. Debe existir un control riguroso de los genes, ya que no sería deseable que una célula del ojo expresara una proteína de una célula del hueso, pues afectaría a nuestra visión. ¿No les parece?

El envoltorio bioquímico que cubre el ADN como un papel de regalo y permite abrir (expresar) o cerrar (silenciar) los genes es lo epigenético. Este envoltorio puede ser más rígido y protector, como sucede con la metilación del ADN, o más débil y dinámico, como ocurre con los cambios en las histonas. Otra forma de entender la epigenética es con la metáfora de la puerta. Podemos cerrar la expresión de un gen de forma ligera, simplemente ajustando la puerta: esto es lo que produciría un cambio en las histonas. O bien podemos reprimir su expresión de forma más firme, cerrando la puerta con una vuelta de llave: éste sería el efecto de la metilación del ADN.

Una epigenética equilibrada, dentro de la variación fisiológica y poblacional es esencial para el ser humano, ya que evita la expresión de secuencias de ADN parasitarias adquiridas a lo largo de millones de años de evolución, permite la expresión correcta del cromosoma X en las mujeres, mantiene a nuestro genoma estable evitando que se rompa, ayuda en la expresión específica de cada tejido y realiza muchas otras tareas ingratas y poco reconocidas. La epigenética de un individuo viene determinada por muchos factores: exposición a agentes químicos durante la vida intrauterina y después del nacimiento, variantes genéticas en los genes que regulan la epigenética (ADN metiltransferasas, histona deacetilasas, etcétera), la radiación, la alimentación.

CAMBIOS DINÁMICOS

Es interesante comprobar que mientras la genética de una persona no es fácilmente modificable, la epigenética es más dinámica. Así, mientras existen mecanismos de reparación del ADN muy fiables para evitar mutaciones desarrolladas a lo largo de millones de años de evolución, seguramente porque ciertos mecanismos epigenéticos son de aparición más tardía y están ausentes por ejemplo en levaduras, moscas y gusanos, nuestras células no disponen de sistemas tan eficaces en su reparación. La parte buena de la historia es que podemos modificar positivamente nuestro genoma con unos hábitos de vida saludables. La epigenética de una persona se mantiene estable dentro de unos límites superiores e inferiores: tan malo es pasarse como quedarse corto. Por ejemplo, los alcohólicos suelen sufrir deficiencias de vitaminas que causan la pérdida de metilación de su genoma, que podría asociarse con la aparición de las diversas enfermedades que presentan.

Un aspecto interesante es el hecho de que la epigenética puede, en parte, explicar la observación de que aunque dos personas tengan la misma mutación genética una desarrolle una enfermedad y la otra no. Lo mismo se puede explicar para la distinta incidencia de dolencias en gemelos monocigóticos, que comparten el mismo genoma.

Esto podemos imaginarlo como una partida de cartas. Cuando se reparte la baraja de nuestro genoma a dos jugadores les quedan las peores cartas, supongamos la mutación de un gen supresor tumoral como BRCA- 1. Ambos, por tanto, tienen las mismas posibilidades de entrada de perder la partida. La cuestión es ver cómo se juegan esas cartas. Ciertos hábitos tóxicos y de estilo de vida pueden acelerar los procesos de desarrollo de un tumor, en uno alterando su epigenética, mientras que se previenen estas alteraciones en el otro.

Si alteramos la epigenética se producen muchas enfermedades: por ejemplo una pérdida de metilación puede ocasionar una exposición excesiva de antígenos y originar una enfermedad autoinmune; o una mutación del gen epigenético MeCP2 puede causar una enfermedad neurológica como el síndrome de Rett, una de las principales causas de retraso mental en mujeres y que afecta a muchas familias que luchan contra esta enfermedad.

APLICACIONES EN ONCOLOGÍA

Sin embargo, es en el campo de la oncología en el que se ha avanzado más en el conocimiento epigenético del cuerpo humano. El cáncer aparece por una combinación casi maliciosa de alteraciones genéticas y epigenéticas. Por ejemplo, sabemos que los tumores humanos pierden metilación de su ADN, que se convierte en una estructura frágil como una pompa de jabón y por eso aparecen aberraciones cromosómicas. Curiosamente, también ocurre que genes protectores del cáncer (llamados genes supresores de tumores) dejan de ejercer esta acción beneficiosa porque la metilación bloquea, como si fuera una señal de stop de tráfico, su expresión.

Los ejemplos más clásicos de este último aspecto son los genes BRCA- 1, MLH-1, MGMT y GSTP-1 en cáncer de mama, colon, cerebro y próstata, respectivamente. Este conocimiento tiene diversas aplicaciones. Uno es la posibilidad de usar patrones de metilación del ADN en el aspecto genómico o en genes particulares como biomarcadores de la presencia de una lesión maligna. El caso más representativo es la detección de cáncer de próstata usando la metilación del gen GSTP-1. Una segunda aplicación es el uso de la metilación de genes reparadores del ADN como predictores de buena respuesta a fármacos de quimioterapia. El caso más ilustrativo es el gen MGMT y la respuesta a temozolomida en tumores cerebrales, es decir, para dar el fármaco adecuado al paciente adecuado.

Si pensamos en nuevas terapias del cáncer, es importante reconocer que todos los tumores humanos tienen un componente epigenético. Por tanto, fármacos que busquen reparar este patrón epigenético dañado podrían ser beneficiosos en principio contra diversos tipos de cáncer. En oncología, la punta de lanza de nuevos tratamientos suelen ser las enfermedades malignas de la sangre. Éste es el caso también de los fármacos epigenéticos: los dos primeros agentes que reparan nuestra maltrecha metilación del ADN han sido aprobados para el tratamiento de ciertas leucemias y preleucemias, mientras que dos farmacos que regeneran a nuestras histonas han sido aprobados para su uso MeCP2 puede causar una enfermedad neurológica como el síndrome de Rett, una de las principales causas de retraso mental en mujeres y que afecta a muchas familias que luchan contra esta enfermedad.

EPIGENOMA HUMANO

Podemos también perfilar el futuro que nos espera. De la secuenciación del ADN, del desciframiento de nuestro genoma, se nos dijo que era "el libro de la vida". Pues parece ser que el libro que nos entregaron en los proyectos del genoma humano estaba huérfano de gramática y ortografía: era un inmenso telegrama sin signos de puntuación. Darle sentido a esas palabras es trabajo de la epigenética: poner una metilación del ADN aquí y una acetilación allá. De ahí el interés por el Proyecto del Epigenoma Humano, un consorcio científico internacional donde nuestro laboratorio es uno de los líderes en Europa.

El propio Francis Collins, el líder del proyecto público de secuenciación del genoma humano, ha comentado que la epigenética era algo con lo que no habían contado ni Mendel (padre de la genética clásica) ni Watson ni Crick (padres de la doble cadena de ADN). El establecimiento de la metilación del ADN y todas las modificaciones de las histonas en nuestro genoma entero, en todos los tipos celulares y en sus patologías derivadas permitirá, ahora sí, una lectura más real de nuestro libro de la vida.

Autor:   Manel Esteller



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8 comentarios



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   Teodoro Sinche11 | 12/11/2012   Barcelona
 
Sin duda la epigenética explica porqué los hábitos saludables es la base de salud y, cofirma el proverbio  'somos producto de lo que hacemos y lo que comemos'
Gracias por la información'
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   felicino remigio | 05/04/2012   Irvington, U.S.A.
 
Soy pasante de quimicobiologoparasitologo,con este articulo se me abre una manera de comprender,como se originan ciertas alteraciones en la omeostasis del cuerpo humano, hasta ahora desconocido por lo menos para mi,esto revolucionaria el sistema de tratamiento de ciertas enfermedades.
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   ANTONNY JARA | 29/12/2010   Quito, Ecuador
 
Me parece muy interesante la epigenetica gracias a este articulo se despejan muchas dudas en cuanto a la modificacion de los caracteres fenotipicos basandose en la epigenetica... ya que se explica detalladamente los diferentes procesos por los cuales se activan o se desactivan ciertas regiones del gen sin alterar la secuencia de nucleotidos..
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   María Alfaro | 22/11/2010   Palma d Mallorca
 
Hola.!! Soy Homeópata y Ortomóloga .. y debo decir, q sin saberlo llevo practicando la epigenética  desde hace 10 años , pues al descubrir q mis pacientes mejoraban su constitución genética mediante el cambio d alimentación,  los antioxidantes y demás suplementos q toman, consigo: curar sus enfermedades y además mejorar su constitución .. Los cambios q se producen en su organismo los puedo apreciar mediante el estudio x el iris .. ya q también  soy IRIDÒLOGA.. y el iris s ideal xra llevar a cabo el estudio y cambios q se producen en nuestro organismo o cuerpo biológico cuando mejoras  tu forma d vida y d  alimentación si además añadimos a esa mejora d cambios  suplementos específicos xra el paciente n cuestión. Debo decir q los cambios son realmente inmejorables .!! La epigenética es sin duda la medicina del futuro, pues no sólo mejoran x dentro sino q los cambios se pueden apreciar también en su aspecto físico .. podemos decir con toda seguridad q s la medicina ( ANTI-AGE )  más segura y menos agresiva q se conoce n este momento.!!  GRACIAS X ESTA MAGNÍFICA INFORMACIÓN SOBRE LA EPIGENÉTICA ..GRACIAS.!! UN SALUDO..
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   olga | 13/04/2010   lima, peru
 
hola quiciera saber que es en realidad la epigenetica
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   Carlos Navarro | 27/11/2009   valencia
 
Soy estudiante de enfermeria y tengo que hacer un trabajo de epigenetica para la asignatura de bioquimica, y la vedad es que ando un poco perdido. Por favor le rogaria que me indicara algunas pistas de como poder enfocarlo. En principio habia pensado empezar con la replicacion de ADN y a partir de ahi intentar explicar ls mutaciones que se producen en los caracteres heredables dentro de la cadena genetica.
Muchas gracias por su atencion y la posible perdida de tiempo que esto le pueda ocasionar.
Atentamente.
Carlos Navarro.
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   Orlando Dorival Castillo | 28/08/2008
 
Soy psicólogo clínico y he obtenido un diplomado en psiconeuroinmunología: mi inquietud tiene que ver con los conceptos de alostasis y epigenética. Si es verdad los últimos resultados sobre estrés, alostasis y epigenoma y, por tanto, la experiencia humana puede modificar procesos fisiológicos y hasta genéticos, ¿la próxima ciencia que descubriremos será algo así como PSICOGENÉTICA? Es decir, que las experiencias ambientales, vía nuestros emociones y crencias (=mente) pueden transformar y modificar la estrcutura y funciones corporales. Disculpe usted mi atrevida pregunta. Y, desde ya, gracias por su importante respuesta. Y la espero con ansias porque ya estoy trabajando en ello.
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   Kenia Abrego | 29/07/2008
 
Me gustaría saber si hay relación directa entre metilación y transcripción de DNA en eucariotas.y si lo hay cuál es. Gracias por su nota. Me ayudó algunas dudas.
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