Qué importante es el ADN. El código genético es la pieza clave de la vida, que en el caso de los humanos guarda la información que permite desarrollar al organismo entre los cerca de 20.000 genes que constituyen el genoma. Todas las células de un mismo cuerpo tienen el mismo ADN.
Entonces, ¿cómo es posible que actúen de forma diferente? Mejor dicho, ¿cómo una neurona es una neurona y no un hepatocito, si presentan el mismo ADN? La respuesta está en la epigenética.
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¿Qué es la epigenética?
Aunque contiene la información, la cadena de ácido desoxirribonucleico no lo es todo, ya que existe un importante componente que es el ambiente. Aquí entra el término de epigenética, “sobre la genética” o “además de la genética”.
Hay factores externos al código genético que regulan la expresión de los distintos genes, pero siempre manteniendo intacta la secuencia del ADN. Es un mecanismo que tiene su relevancia: si todos los genes estuvieran activos a la vez no sería nada bueno, por lo cual es necesario un control sobre la expresión.
El término de epigenética fue acuñado por el genetista escocés Conrad Hal Waddington en 1942 para referirse al estudio de la relación de genes y ambiente.
Una forma sencilla para comprender la epigénesis me la dio un buen amigo con este ejemplo: si pensamos que el ADN es una biblioteca, los genes son los libros y la expresión genética es el bibliotecario. Pero las propias bibliotecas, el polvo, las estanterías, los incendios… todo lo que impida o ayude al bibliotecario a poder acceder a los libros sería la epigenética.
La realidad es que el genoma humano consta de más de 20.000 genes, pero estos no están siempre activos a la vez. Según el tipo de célula que es, en qué etapa del desarrollo se encuentra el organismo o incluso el propio entorno donde vive el individuo, habrá unos genes activos y otros no. La presencia de un grupo de proteínas que se encarga de controlar la expresión genética sin modificar la secuencia del ADN, es decir, sin provocar mutaciones o translocaciones, por ejemplo, permite esto.
Conociendo el epigenoma
El concepto de epigenoma nació como consecuencia de la aparición de la epigenética, y no es más que todos los componentes que forman parte de esta regulación de la expresión genética.
A diferencia del genoma, que se mantiene estable e inmutable desde que nacemos hasta la vejez (o así debería ser), el epigenoma es dinámico y variable. A lo largo del desarrollo va cambiando, puede verse afectado por el medio ambiente, y no es el mismo según el tipo de célula. Para poner un efecto ambiental, se ha visto que consumir tabaco tiene un impacto negativo sobre el epigenoma, lo que favorece la aparición del cáncer.
Antes de continuar conviene un pequeño repaso a la genética para entender la finalidad del ADN. El código genético contiene genes, pero por ello mismo esto no tendría consecuencias. De forma general, es necesario que un complejo proteico llamado RNA polimerasa “lea” este gen y lo transcriba a otro tipo de cadena de ácidos nucleicos llamado “RNA mensajero” (RNAm), que sólo consta del fragmento del gen leído.
Es necesario que este RNA obtenido se traduzca en el producto final, que no es otro que una proteína, formada por otro complejo molecular conocido como ribosoma, que sintetiza la proteína a partir del RNAm. Teniendo claro cómo funciona, prosigo.
Mecanismos epigenéticos
El ADN es una estructura muy grande, que en el caso de los humanos tiene una longitud de casi dos metros, mucho mayor que el diámetro de cualquier célula.
La naturaleza es sabia y encontró un método para reducir drásticamente el tamaño y empaquetarlo en el interior del núcleo de la célular: gracias a proteínas estructurales llamadas “histonas”, que se agrupan en grupos de ocho para formar el nucleosoma, dan soporte a la cadena de ADN para que se enrolle en ella y facilitar el plegamiento.
La cadena de ADN no se compacta completamente, dejando partes más libres para que la célula para llevar a cabo sus funciones. Lo cierto es que el plegamiento dificulta la lectura de los genes por parte de la RNA polimerasa, por lo cual no se encuentra siempre plegado de la misma forma en las diferentes células. Al no permitir el acceso a la RNA polimerasa, ya está ejerciendo un control sobre la expresión genética sin modificar la secuencia.
Muy sencillo sería si fuera sólo esto, pero el epigenoma también hace uso de marcadores químicos. El más conocido es la metilación del ADN, que consiste en la unión de un grupo metilo (-CH3) al ácido desoxiribonucleico. Esta marca, dependiendo de su colocación, puede tanto estimular la lectura de un gen como evitar que sea alcanzado por parte de la RNA polimerasa.
¿Se hereda el epigenoma?
El genoma, que es invariable, se hereda de cada uno de los progenitores de un individuo. Pero, ¿ocurre lo mismo con el epigenoma? Este tema ha traído mucha polémica y dudas.
Recordad que, a diferencia del código genético, el epigenoma es dinámico. Existen colectivos científicos que están convencidos de que también se hereda, y el ejemplo más recurrido que exponen es un caso de un pueblo de Suecia donde los nietos de abuelos que pasaron hambruna viven más, como si fuera consecuencia de la epigenética.
El principal problema de este tipo de estudios es que no describen el proceso, sino que son sólo conjeturas sin una demostración que resuelva la duda.
En cuanto a los que opinan que el epigenoma no se hereda, se basan en un estudio que revela una familia de genes que tiene como función principal reiniciar el epigenoma en el cigoto. No obstante, el mismo estudio deja claro que el epigenoma no se reinicia totalmente, sino que un 5% de genes escapan de este proceso, dejando abierta una pequeña puerta.
La importancia de la epigenética
La importancia que se está dando al estudio de la epigenética es que puede ser el camino para investigar y comprender procesos vitales como el envejecimiento, procesos mentales o las células madre.
El campo en que más resultados se están obteniendo es en la comprensión de la biología del cáncer, buscando dianas para generar nuevas terapias farmacológicas para luchar contra esta enfermedad.
Envejecimiento
Como se ha mencionado anteriormente en el texto, el epigenoma en cada célula va cambiando según la etapa del desarrollo en que se encuentra la persona.
Hay estudios que han comprobado esto. Por ejemplo, se ha observado que el genoma varía en el cerebro humano desde el nacimiento hasta que madura, mientras que en la edad adulta hasta bien entrada la vejez se mantiene estable. Durante el envejecimiento vuelve a haber cambios, pero en esta ocasión a la baja en vez de al alza.
Para este estudio se centraron en las metilaciones del ADN, viendo que se generaban más durante la adolescencia y descendían en la vejez. En este caso, la falta de metilación dificulta el trabajo de la RNA polimerasa, lo que conlleva a una disminución de la eficacia por parte de las neuronas.
Como aplicación para el entendimiento del envejecimiento, hay un estudio que hace uso de patrones de metilación del ADN en células de la línea sanguínea como indicadores de la edad biológica. En ocasiones, la edad cronológica no coincide con la edad biológica, y con el uso de este patrón se podría saber el estado de salud y la mortalidad del paciente de una manera más concreta.
Cáncer y patologías
El cáncer consiste en una célula que por algún motivo deja de estar especializada en su tejido de origen y empieza a comportarse como si fuera una célula indiferenciada, sin limitarse su proliferación o desplazándose a otros tejidos.
Por lógica, es normal pensar que cambios en el epigenoma puedan provocar que una célula se vuelva cancerosa al afectar a la expresión genética.
En el ADN existen genes que se conocen como "supresores del cáncer"; su propio nombre indica cuál es su función. Pues bien, en algunos casos de cáncer se ha visto que estos genes se encuentran metilados de forma que inactivan el gen.
Actualmente se busca estudiar si la epigenética afecta a otros tipos de patologías. Hay evidencias que sugieren que también está implicada en la arteriosclerosis y en algunos tipos de enfermedades mentales.
Aplicaciones médicas
La industria farmacéutica tiene su mirada puesta en el epigenoma, que gracias a su dinamismo es una diana factible para futuras terapias. Ya se están poniendo en práctica tratamientos en algunos tipos de cáncer, principalmente en leucemias y linfomas, donde el fármaco tiene como objetivo la metilación del ADN.
Hay que remarcar que esto es efectivo siempre y cuando el origen del cáncer sea epigenético y no otro, como por ejemplo por una mutación.
No obstante, el mayor reto es obtener toda la información sobre el epigenoma humano, a modo de la secuenciación del genoma humano. Con un conocimiento más amplio, en el futuro se podrían idear tratamientos más personalizados e individualizados, al poder saber las necesidades de las células del área dañada en un paciente concreto.
La ciencia necesita más tiempo
La epigenética es un campo de investigación bastante reciente y se necesita seguir estudiando para comprender más la materia.
Lo que sí se tiene que tener claro es que la epigenética consiste en regulaciones de la expresión genética que no modifican la secuencia del ADN. No es infrecuente encontrar menciones erróneas a la epigenética en casos de mutaciones, por ejemplo.
