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Epigenética: Diversidad celular sin alteración de la secuencia del DNA

 

 Epigenetica-Ventana Molecular

Alexis Mendoza-León, PhD.

En un organismo multicelular como por ejemplo el humano existen diversos tipos de células, las cuales muestran diversidad en sus perfiles de expresión genética que le provéen propiedades únicas funcionales que determinan su fenotipo final, a pesar de presentar el mismo material genético representado por su DNA (genoma). Tal diversidad en el estatus de la expresión genética de estos tipos celulares, es producto de eventos que determinan o regulan la activación o inactivación de genes sin alteración de la secuencia de DNA. Estos eventos tienen la característica de ser heredables, de autoperpetuarse y de ser reversible, constituyendo lo que se denomina epigenética.1,2

Los mecanismos epigenéticos incluyen: a. metilación del DNA en regiones ricas en la secuencia CpG, por ej. metilación del DNA sintetizado luego de la replicación; b. remodelación de la cromatina, que incluye variantes y modificaciones de histonas (proteínas asociadas al empaquetamiento del DNA), al igual que la dinamica de formación del nucleosoma (unidad de empaquetamiento de la cromatina); y c. RNA de interferencia (iRNA).1,3,4  Todas las modificaciones epigenéticas del genoma de un organismo que no forman parte de la secuencia de nucleótidos propiamente dicha y que se encuentran asociadas a procesos celulares, incluida la regulación de los perfiles de expresión genética, contituye lo que se denomina epigenoma.5

Por otro lado, se ha sugerido que la susceptibilidad a una variedad de enfermedades cuyos determinantes genéticos no son claras, ej. algunos tipos de cáncer, autismo y Alzheimer entre otras, tienen relación con alteraciones del epigemoma. Uno de los ejemplos más fascinantes de regulación de estos sistemas epigenéticos, lo constituye la inactivación o silenciamiento del cromosoma X en mamíferos. La maquinaria enzimática asociada a los procesos de modificación de la cromatina, al igual que aquella relacionada con los procesos de metilación y demetilación, han sido consideradas como potenciales blancos terapéuticos en cáncer y otras enfermedades, con la idea de revertir perfiles anormales de expresión genética asociadas a dichas enfermedades.3,6,7

Un gran reto en esta área del conocimiento será entender el epigenoma humano, a objeto de identificar nuevos blancos y drogas que permitan evaluar terapias apropiadas en enfermedades relacionadas con eventos epigenéticos. Igualmente, el papel de estas modificaciones epigenéticas en la fisiopatología de algunas enfermedades infecciosas, donde los microorganismos parecen jugar un papel importante en la modificación de estos cambios.8     

 

Referencias

  1. Riddihough and Zahn (2010).
  2. Kubota T. et al. (2013).
  3. Szyf M (2009).
  4. Margueron R. and Reinberg D (2010).
  5. http://goo.gl/uCk7Ms
  6. Buck-Koehntop and Defossez (2013).
  7. Goodell M A (2013)
  8. Bierne H. et al. (2012).

 

Acerca de Alexis Mendoza-León

Alexis Mendoza-León, PhD. Venezolano, UCVista, Biólogo

3 comentarios

  1. Maria Cristina Di Prisco

    Gracias Alexis por este interesante artículo.
    Actualmente se explica la expresión de muchas patologías debido a la producción de estos cambios epigenéticos producidos por inductores procedentes del medio ambiente o incluso cambios en el estado emocional del individuo.
    En alergias y específicamente en el asma se ha estudiado este fenómeno. Se sabe por ejemplo, que la exposición al cigarilo de niños con padres fumadores influye grandemente en producir estos cambios epigenéticos con la consiguiente expresión de los síntomas del asma. Igualmente ambientes familiares conflictivos inciden de esta misma manera en la expresión del asma en los niños y también en adultos.
    María Cristina Di Prisco

  2. Gracias por tan interesante comentario. Estudios de asociación genética en hermanos gemelos demuestran estas asociaciones epigenéticas con manifestaciones de asma y alergias particularmente en genes reguladores (Treg)y efectores (Teff) de células T (Ruyon et al. PLOS one November 2012 | Volume 7 | Issue 11 | e48796).

  3. Luz Bettina Villalobos

    Se ha establecido que la alimentación que reciben los bebes en los primeros años de vida, marcan el desarrollo a futuro e inclusive la posibilidad de desarrollar enfermedades metabólicas como la obesidad y la diabetes tipo 2 , enfermedades cardiovasculares, entre otros. Datos epidemiológicos corroboran lo fundamental de la nutrición durante la gestación y los primeros meses al nacer. Los mecanismos biológicos subyacentes no son bien conocidos, sin embargo, tal como se deduce de estudios realizados en modelos animales o in vitro, las diferencias son causadas por la interacción entre componentes de los alimentos (u otros factores ambientales) con nuestros cromosomas, que conducen a un imprinting o programación de esquemas metabólicos particulares en los individuos, incluyendo cambios permanentes (epigenética) que se transmiten en la multiplicación celular y que pueden conferir una susceptibilidad diferente a sufrir alteraciones en edad adulta. La carencia de leptina en las formulas artificiales para la alimentación neonatal, se ha considerado uno de los causantes del aumento de la obesidad infantil y adulta, pues la impronta genética modificada por la carencia de la hormona, induce a la formación de mayor cantidad de tejido adiposo.
    Otro uso que se ha ventilado para la epigenética es la medicina antienvejecimiento y tratamientos estéticos los cuales prometen “detener el envejecimiento celular” y por lo tanto alterar el metabolismo para mantener cuerpos jóvenes por más tiempo, incluyendo dietas que mantienen la masa muscular, mientras hay perdida de grasa. Realmente tal como lo expresa, el Dr. Mendoza-León, en su articulo, nuevas fronteras se vislumbran cada vez que podamos conocer y entender el genoma humano.

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