Epigenética: Efecto Del Medio Ambiente Sobre Los Genes

Epigenética: efectos del medio ambiente sobre los genes

La explicación básica de la genética propone que el ADN provee instrucciones al ARN que crea proteínas que regulan todas las actividades celulares. Sin embargo, estudios recientes sugieren que el proceso no es tan simple. En principio, Conrad Waddington acuñó el término epigenética en 1942 para describir a la “rama de la biología queestudia las interacciones causales entre los genes y sus productos que dan lugar al fenotipo”. En términos generales, la epigenética se enfoca en cambios – potencialmente estables e, idealmente, hereditarios – en la expresión genética o el fenotipo celular que no alteren las reglas de apareamiento de nucleótidos en el ADN propuestas por Watson-Crick. La raíz epi significa literalmente “sobre”, por lotanto, las características epigenéticas incluyen todo lo que hay sobre el ADN. Se reconoce que todo lo que rodea al ADN influye en que un gen se exprese o no; para comprender cómo es posible que un gen pueda prenderse o apagarse, es necesario entender los mecanismos moleculares que regulan la transcripción genética y, por lo tanto, las características epigenéticas del gen. Waddington propuso laidea de un “paisaje epigenético” para representar el proceso de decisiones celulares durante el desarrollo. En esta ilustración metafórica, una célula puede tomar diferentes caminos para acabar en lugares distintos debido a los cambios epigenéticos que ha tenido en el proceso. La epigenética es un área de estudio reciente, pero en su breve historia se ha notado su importancia en la identificación ytratamiento de ciertos tipos de cáncer, y en cómo factores medioambientales pueden afectar el epigenotipo de un organismo.
Los mecanismos moleculares envueltos en la epigenética incluyen: interferencia del ARN, remodelación de la cromatina, modificación de histonas y metilación del ADN. Sin embargo, los mecanismos principales son la modificación de histonas y la metilación de ADN. Parapoder caber dentro del núcleo celular, el ADN debe ser empaquetado estrechamente. Para conseguirlo, el ADN se envuelve alrededor de 4 cúmulos de proteína llamados histonas H1, H2, H3 y H4. Estas proteínas tienen una región con carga positiva llamada la “cola” de la histona, esta cola atrae al ADN con carga negativa para formar un complejo denso. En este estado el ADN no puede ser transcrito y laexpresión genética es inhibida. Sin embargo, las colas de las histonas se pueden modificar con el fin de alterar la interacción entre la proteína y el ADN. Si ocurre una acetilación en la cola de la histona, esta y el ADN tendrán una carga más similar, por lo tanto se repelerían y los factores de transcripción tendrían acceso al ADN. Por ende, la acetilación de las colas de las histonas promueve laexpresión genética, mientras que la inhibición de esta modificación reduce la expresión del gen. El segundo proceso epigenético que tiene implicaciones en el cambio a largo plazo del fenotipo es la metilación del ADN. Dentro de la secuencia de ADN hay sitios específicos donde un grupo metilo se puede enlazar a un nucleótido de citosina mediante una reacción enzimática. Los sitios en los que estopuede ocurrir se encuentran en la región reguladora del gen, en el área promotora adelante del sitio de transcripción. La metilación previene el acceso de los factores de transcripción y de la ARN polimerasa al ADN, lo cual resulta en un silenciamiento del gen. Además, los grupos de metilo enlazados al ADN promueven la desacetilación de las histonas, inhibiendo aún más la expresión de un gen. Encomparación con la acetilación de histonas, el enlace entre el nucleótido de citosina y el grupo de metilo es fuerte, lo que produce un cambio estable, pero potencialmente reversible, en la expresión de un gen. Los patrones de metilación del ADN se mantienen después de la división celular y son heredados de célula madre a hija. La metilación del ADN es una etiqueta útil para identificar ciertos...