Epigenética: Conceptos básicos.

El interés que durante más de una década movió la inversión de grandes montos de dinero en la investigación científica, con miras a dilucidar el mapa genético en el “proyecto genoma”, ha representados grandes avances en la medicina humana y veterinaria a nivel mundial toda vez que sus resultados han sido aplicables para conocer la heredabilidad, el comportamiento molecular de múltiples enfermedades y asimismo, desarrollar nuevos tratamientos y mejores diagnósticos. Sin embargo, ha quedado un sinsabor entre la comunidad científica quienes han creído que la expresión del gen podía ser alterada por algo más que simples cambios en la secuencia genética.

Ya a mediados del siglo XIX, Conrad Waddington, acuñaba el término de “Epigenética” a esa rama de la biología que estudia las interacciones causales entre los genes y sus productos que dan lugar al fenotipo. Él hacía una relación interesante a la que podríamos denominar una “conversación” o “puente” entre la información genética y el medio ambiente, para responder hasta que puntos somos preformados genéticamente o moldeados por el ambiente. Actualmente, el concepto de epigenética se entiende como los cambios en la expresión de genes heredables, desde la célula madre a hija, sin que implique cambios en la secuencia de ADN.

Detrás de la epigenética, hay agentes causales cotidianos muy conocidos por todos nosotros como el humo del cigarrillo, gases de escape vehiculares, radioactividad, virus, bacterias, patrones de alimentación, pesticidas o metales pesados. Estos fenómenos inducen múltiples tipos de procesos epigenéticos como metilación, acetilación, fosforilación, ubiquitinación y sumoilación (sistema de modificación post-traduccional que afecta a proteínas implicadas en numerosos procesos celulares, y puede alterar la interacción proteína-proteína o proteína-ADN, la actividad enzimática, o incluso la localización subcelular) como aquellos mecanismos hasta ahora conocidos. Los procesos epigenéticos son naturales y esenciales para muchas funciones del organismo, pero si ocurren de manera inapropiada pueden producirse importantes efectos adversos en la salud y conducta.

La metilación (la adición o remoción de un grupo metilo (CH3) que ocurre predominantemente donde las bases de citosina se disponen consecutivamente) es sin duda el proceso epigenético mejor conocido actualmente gracias al avance tecnológico - científico alcanzado y por el mejoramiento de las técnicas moleculares de identificación. Fue confirmada por primera vez en 1983 en el cáncer humano, donde la epigenética ha tenido sus mayores avances, y desde entonces se ha observado en muchas otras enfermedades.

Igualmente, otro proceso muy significativo en la epigenética es la modificación de la cromatina (ó histonas). La cromatina es un complejo de proteínas y ADN que están especialmente empaquetadas para que quepan en el núcleo. El complejo puede ser modificado por procesos de acetilación, enzimas, y algunas formas de ARN tales como los microARN y pequeños ARN de interferencia. Esta modificación altera la estructura de la cromatina para influenciar la expresión del gen (1). En general, es sabido que la cromatina que está muy compacta o “apretada” no se expresa o se desactiva. Epigenéticamente este proceso, donde los genes son silenciados bien sea por metilación o acetilación, se llama “imprimación”. Este proceso se puede convertir en un problema si el gen contiene una variante que aumenta la vulnerabilidad del organismo a virus, bacterias, sustancias tóxicas, etc. Se dice que en ratones podría haber más de 600 genes imprimados.

Es de gran importancia saber que, a pesar de lo que algunos creen, las manifestaciones epigenéticas no son borradas con cada nueva generación durante la gametogénesis y después de la fertilización. Un estudio reciente demostró que los cambios epigenéticos pueden propagarse al menos por cuatro generaciones más.

Los avances realizados hasta el momento en el conocimiento epigenético han permitido desarrollar diferentes investigaciones sobre drogas que funcionan a través de estos mecanismos. Han probado que ciertas drogas han podido activar gran cantidad de genes, y de igual forma, desactivar muchos otros. De alguna forma esto podría explicar el hecho de que sea tan difícil concebir un nuevo medicamento sin que este traiga consigo una serie de reacciones adversas o efectos secundarios no previstos.

Así como a principios de la década de los 90 se emprendió el proyecto genoma humano, en el 2003 se inició el proyecto Epigenoma humano en Europa (conocimiento de la distribución en todo el genoma de los cambios epigenéticos), y dos años más tarde se complementó con un grupo de 40 científicos internacionales que propusieron el mismo proyecto en EE.UU. Cabe anotar que el proyecto epigenoma humano es más complejo que el del genoma humano ya que hay solamente un genoma, pero el epigenoma varía en cada uno de los tejidos de un organismo.

fuentes:

(1)- Weinhold, B. 2006. Environmental health, Perspectives. Volumen 114. Número 3.

- Albert Ruiz, J; Beuzón López, C; et al. Proteasas de SUMO como proteínas de virulencia de bacterias fitopatógenas. Área de genética. Departamento de biología celular, genética y fisiología. Universidad de Málaga.

Agradecimientos:

The Epigenome network of excellence. The focal point for the European epigenetics research comunity. http://www.epigenome-noe.net/

Epigenetica.org. http://www.epigenetica.org/