Epigenética: ¿Somos dueños de nuestro destino?

Trabajo realizado por: Ana Isabel Rodao Rico y Patricia Romero Rueda

Imagen: Dra. Marta Sánchez-Dehesa, ¿qué es la epigenética?

1- ¿Qué es la epigenética?

La epigenética es el estudio de los cambios funcionales en el ADN que activan o desactivan genes sin alterar su secuencia subyacente. Desde un punto de vista molecular, son cambios heredables (durante la mitosis o de generación en generación) en la estructura de la cromatina que determinan si un gen es accesible para la maquinaria de transcripción (ARN polimerasa) o si permanece silenciado.

Para entenderlo mejor: imaginemos por un momento que el ADN son las teclas de un piano y la epigenética es la partitura. Pues la epigenética dice qué teclas se toca, cuándo y con qué fuerza. Las teclas no cambian, pero la canción sí.

2- Genoma VS Epigenoma.

El genoma es el conjunto completo de ADN de un organismo. Es estático y prácticamente idéntico en todas las células del cuerpo. Se hereda mediante las leyes de Mendel y solo varía mediante mutaciones.

El epigenoma es el conjunto de compuestos químicos y proteínas que se adhieren al ADN. A diferencia del genoma, el epigenoma es dinámico y sensible al entorno. Es el responsable de la diferenciación celular: mediante etiquetas químicas, "apaga" los genes que una célula específica no necesita y "enciende" los que definen su función.

Imagen: National Human Genome Researche Institute (NHGRI), genoma.

3- Mecanismos moleculares: ¿Cómo se "silencia" un gen?

Existen dos procesos bioquímicos principales:

1º → Metilación del ADN: consiste en la adición de grupo metilo (-CH3) en el carbono 5 de citosinas del ADN. El efecto que provoca es: cuando una región promotora está altamente metilada, la maquinaria de transcripción no puede unirse, provocando el silenciamiento del gen.

2º → Modificación covalentes de histonas: el ADN no está libre, está enrollado en octámeros de proteínas llamadas histonas. Sus "colas" amino terminales pueden sufrir cambios químicos como la acetilación (adición de grupos acetilos por enzimas que neutraliza la carga positiva de las histonas, relajando la unión con el ADN y creando así la eucromatina) o la desacetilación (enzimas retiran esos grupos, la cromatina se compacta y se forma heterocromatina).

Imagen: Genotipia, Identifican miles de epivariaciones en el genoma humano.

4- Epigenética e inmunología: el nexo entre la defensa y el control génico.

La relación entre el sistema inmunitario y la epigenética es bidireccional. Por un lado, la epigenética permite que las células de defensa se especialicen; por otro, permite que "aprendan" de las infecciones pasadas.

1. Diferenciación celular: la especialización de los linfocitos.

Aunque todas las células comparten el mismo ADN, su identidad depende del epigenoma. Mediante la metilación de genes no deseados y la acetilación de histonas en genes específicos, una célula madre silencia las instrucciones de otros tejidos y activa solo las necesarias para convertirse en un linfocito funcional. Es la diferencia entre tener un libro de instrucciones completo o tener solo las páginas que necesitas leer.

2. Inmunidad innata: memoria inmunitaria "entrenada".

Tradicionalmente, la memoria se atribuía solo a la inmunidad adquirida. Hoy sabemos que la inmunidad innata (macrófagos y células NK) también posee memoria gracias a cambios epigenéticos:

- Tras una infección, ciertos genes de respuesta inflamatoria permanecen en estado de eucromatina (más accesible).

- Esto permite que, ante un segundo ataque, la célula responda con mayor rapidez y potencia. El ADN no ha cambiado, pero su "disponibilidad" para ser leído si.

3. El origen de la autoinmunidad.

La epigenética explica porque fallamos. Factores ambientales (estrés, dieta...) pueden alterar estas marcas químicas, "encendiendo" genes de inflamación que deberían de estas silenciados. Esto provoca que el sistema inmune pierda la tolerancia inmunológica y comience a atacar los tejidos propios, dando lugar a enfermedades autoinmunes.

Imagen: Universidad de Isabel I, ¿qué es la inmunología?

5. Biotecnología: la medicina de precisión.

La biotecnología ha pasado de intentar cambiar el ADN a centrarse en cómo reprogramar su expresión. Al ser las marcas epigenéticas reversibles, se han convertido en el objetivo perfecto para la medicina personalizada.

1. Diagnóstico precoz: biomarcadores y biopsia líquida.

Antes de que un tumor sea visible en una radiografía, su ADN ya presenta marcas de metilación anómalas. Mediante un análisis de sangre (biopsia líquida), la biotecnología puede detectar estos patrones epigenéticos y diagnosticar el cáncer en etapas iniciales, cuando la tasa de curación es mucho más alta.

2. Fármacos epigenéticos: reprogramación de la célula.

A diferencia de la quimioterapia, estos fármacos no buscan matar a la células, sino "corregir" su comportamiento con: desmetilantes, que eliminan los grupos metilos que "apagan" los genes supresores de tumores y, al quitar ese "candado" químico, la célula recupera su capacidad para frenar el crecimiento tumoral o activar su propia apoptosis; e inhibidores de histonas, los cuales ajustan el empaquetamiento del ADN para que los genes que protegen al organismo vuelvan a estar accesibles.

Imagen: AseBio, ¿qué es la biotecnología?

6. ¿Sabías que...?

El "efecto de la abuela": Herencia de una hambruna.

Uno de los casos más famosos es el del invierno del hambre en Holanda. Durante esta época de hambrunas, las mujeres embarazadas tuvieron hijos con marcas epigenéticas específicas en el gen IGF2, relacionado con el crecimiento. Estos bebés tuvieron mayores tasas de obesidad y colesterol porque su cuerpo "aprendió" de forma epigenética que el mundo era un lugar sin comida y debían ahorrar cada caloría. Lo más interesante de esto es que los nietos de aquellas mujeres también heredaron esa configuración. ¡Lo que comió tu abuela te afecta a ti hoy!