General y Definición
La epigenética se ocupa del estudio de todas aquellas modificaciones hereditarias que dan lugar a variaciones en la expresión génica sin alterar, sin embargo, la secuencia del ADN y, por tanto, sin provocar modificaciones en la secuencia de los nucleótidos que la componen.
Sin embargo, utilizando un lenguaje más técnico, podemos afirmar que la epigenética estudia todas aquellas modificaciones y todos aquellos cambios que son capaces de variar el fenotipo de un individuo, sin alterar el genotipo.
El mérito de "haber acuñado el término" epigenética "se atribuye al biólogo Conrad Hal Waddington quien, en 1942, la definió como" la rama de la biología que estudia las interacciones causales entre genes y su producto, y provoca el fenotipo ".
Explicada en estos términos, la epigenética puede parecer bastante compleja; para comprender mejor el concepto puede ser útil abrir un pequeño paréntesis sobre cómo se fabrica el ADN y cómo se produce la transcripción de los genes que contiene.
Transcripción de ADN y genes
El ADN está contenido dentro del núcleo celular, tiene una estructura de doble hélice y está formado por unidades repetitivas, llamadas nucleótidos.
La mayor parte del ADN contenido en nuestras células está organizado en subunidades particulares llamadas nucleosomas.
Los nucleosomas están formados por una parte central (llamada núcleo) formada por proteínas llamadas histonas alrededor de las cuales se envuelve el ADN.
El conjunto de ADN e histonas constituye la denominada cromatina.
La transcripción de los genes contenidos en el ADN depende precisamente del "empaquetamiento de este último" dentro de los nucleosomas. De hecho, el proceso de transcripción de genes está regulado por factores de transcripción, proteínas particulares que se unen a secuencias reguladoras específicas presentes en el ADN y que son capaces de activar o reprimir, según el caso, genes específicos.
Por lo tanto, el ADN con un nivel bajo de empaquetamiento permitirá que los factores de transcripción accedan a secuencias reguladoras, mientras que el ADN con un nivel alto de empaquetamiento no les permitirá acceder.
El nivel de empaquetamiento está determinado por las propias histonas y los cambios que se pueden realizar en su estructura química.
Más específicamente, la "acetilación de histonas (es decir, la adición de un grupo acetilo en sitios particulares de los aminoácidos que componen estas proteínas) hace que la cromatina adopte una conformación" más relajada "que permite la entrada de factores de transcripción, por lo tanto, la transcripción de genes Por otro lado, la desacetilación elimina los grupos acetilo, lo que hace que la cromatina se espese y, por lo tanto, bloquee la transcripción de genes.
Señales epigenéticas
A la luz de lo dicho hasta ahora, podemos afirmar que, si la epigenética estudia las modificaciones capaces de cambiar el fenotipo, pero no el genotipo de un individuo, una señal epigenética es aquella modificación capaz de alterar la expresión de un determinado gen. , sin alterar la secuencia de nucleótidos.
En consecuencia, podemos afirmar que la acetilación de histonas mencionada en el párrafo anterior puede considerarse como una señal epigenética, es decir, es una modificación epigenética capaz de influir en la actividad del gen (que puede ser transcrito o menos) sin alterar su estructura.
Otro tipo de modificación epigenética lo constituye la reacción de metilación, tanto del ADN como de las propias histonas.
Por ejemplo, la metilación (es decir, la adición de un grupo metilo) del ADN en un sitio promotor reduce la transcripción del gen, cuya activación está regulada por ese sitio promotor en sí. De hecho, el sitio promotor es una secuencia específica de ADN localizada aguas arriba de los genes, cuya tarea es permitir que se inicie la transcripción de los mismos. Por tanto, la adición de un grupo metilo en este sitio provoca una especie de estorbo que dificulta la transcripción de genes.
Aún así, otros ejemplos de modificaciones epigenéticas actualmente conocidas son la fosforilación y ubiquitinación.
Todos estos procesos en los que intervienen proteínas de ADN e histonas (pero no solo) están regulados por otras proteínas que se sintetizan tras la transcripción de otros genes, cuya actividad, a su vez, puede verse alterada.
En cualquier caso, la peculiaridad más interesante de una modificación epigenética es que puede producirse como respuesta a estímulos ambientales externos que conciernen, precisamente, al entorno que nos rodea, nuestro estilo de vida (incluida la nutrición) y nuestro estado de salud.
En cierto sentido, una modificación epigenética puede entenderse como un cambio adaptativo operado por las células.
Estos cambios pueden ser fisiológicos, como ocurre en el caso de las neuronas que adoptan mecanismos epigenéticos para el aprendizaje y la memoria, pero también pueden ser patológicos, como ocurre, por ejemplo, en el caso de trastornos mentales o tumores.
Otras características importantes de las modificaciones epigenéticas son la reversibilidad y la herencia, de hecho, estas modificaciones pueden transmitirse de una célula a otra, aunque aún pueden sufrir más cambios en el tiempo, siempre en respuesta a estímulos externos.
Finalmente, las modificaciones epigenéticas pueden ocurrir en diferentes fases de la vida y no solo a nivel embrionario (cuando las células se diferencian) como se creía, sino también cuando el organismo ya está desarrollado.
Aspectos Terapéuticos
El descubrimiento de la epigenética y las modificaciones epigenéticas puede ser ampliamente explotado en el campo terapéutico para el tratamiento potencial de diferentes tipos de patologías, incluidas las de tipo neoplásico (tumores).
De hecho, como se mencionó, las modificaciones epigenéticas también pueden ser de naturaleza patológica; por tanto, en estos casos, se pueden definir como anomalías reales.
Por lo tanto, los investigadores plantearon la hipótesis de que, si estos cambios pueden ser influenciados por estímulos externos y pueden manifestarse y modificarse aún más a lo largo de la vida del organismo, entonces es posible intervenir sobre ellos utilizando moléculas específicas con el objetivo de devolver la situación a la realidad. condiciones normales. de normalidad. Esto es algo que no se puede hacer (al menos no todavía) cuando la causa de la enfermedad radica en una mutación genética real.
Para comprender mejor este concepto, podemos tomar como ejemplo el uso que los investigadores han hecho del conocimiento de la epigenética en el campo de las terapias contra el cáncer.
