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lunes, 3 de agosto de 2020

¿CÓMO SE APLICA LA EPIGENÉTICA EN EL ADN?

Epigenética es una ciencia muy importante


La epigenética es una herramienta más que tiene la vida para controlar la expresión de los genes. Su importancia se está comprendiendo con dificultades, y los resultados de las investigaciones son sorprendentes.

 

Las bases de la genética en el proceso de la Epigenética

   Los mecanismos epigenéticos son importantes para expresar, o no, los genes codificantes. La metilación de las bases nitrogenadas es uno de los más comunes. Esto regulan la transcripción génica, tanto a corto como a largo plazo. La metilación de citosinas en el ADN es el mecanismo epigenético más estudiado y generalmente se traduce en una represión de la expresión génica.

   La secuencia de nuestro ADN está compuesta por la participacion de 4 nucleótidos. Éstos están formados por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede ser adenina, A, timina, T, citosina, C, o guanina, G) y un grupo fosfato que se une al siguiente nucleótido. Las distintas combinaciones de nucleótidos de adenina, timina, citosina y guanina conforman el código genético de nuestras células. Dicho código genético es transcrito a ARN mensajero, que a su vez será traducido a proteínas. La metilación del ADN lo que hace es bloquear, generalmente, la expresión del gene a la secuencia a la que está unida.


 

El mecanismo epigenético de la metilación

   La metilación del ADN se produce por la adición de un grupo metilo (-CH3) al quinto átomo de carbono del anillo de citosina (con 6 átomos de carbono), creando la 5-metilcitosina (5mC). Esta modificación covalente se lleva a cabo por un conjunto de enzimas llamadas ADN metiltransferasas (en inglés DNMTs). Estas proteínas, detectan citosinas seguidas inmediatamente de guaninas (CpG) y las metilan. Las secuencias CpG están poco representadas en el genoma y cerca del 70 % de ellas se encuentran metiladas. El 30 % restante forma las llamadas islas CpG que se encuentran principalmente en las secuencias que regulan la activación de los genes o en secuencias dentro de los genes (intragénicas).

   Actualmente sabemos que existen dos tipos de metilación, la metilación de mantenimiento y la de novo. Dichas metilaciones son producidas por distintas DNMTs: DNMT1 se encarga de la metilación de mantenimiento y DNMT3a y 3b de la de novo. Mientras que la metilación de novo lo que hace es metilar CpG que no estaban metiladas previamente, la de mantenimiento lo que hace es reconocer hemimetilaciones (metilaciones en sólo una hebra del ADN) y metilar la hebra complementaria. Básicamente, la metilación de mantenimiento lo que hace es "perpetuar" la metilación durante la división celular (participando en la impronta genética) y la de novo metila genes concretos para silenciarlos en momentos determinados de la función celular.

   Como ya hemos comentado, normalmente la metilación del ADN se traduce en un bloqueo de la expresión del gen afectado. Pero los mecanismos asociados a la regulación génica siempre actúan de acuerdo a las necesidades de la célula. Por ello, la represión sucede cuando se metilan secuencias promotoras (las que regulan al ADN para inicio de la transcripción). No obstante, si la metilación sucede en secuencias localizadas ya en el interior de los genes (intragénicas), normalmente lo que encontramos es un efecto contrario, es decir, un incremento de la expresión de dicho gen.

 

¿Y cómo es capaz la metilación de CpG en los promotores reprimir la expresión genética?

   Estos son mecanismos complejos, la versión más simplista sería que las metilaciones son reconocidas por complejos multiproteicos (por las proteínas de unión al ADN metilado), que se unen a dichas secuencias, atrayendo otras proteínas que reprimirían la expresión génica. Ciertas proteínas como desacetilasas de histonas, que eliminarían la acetilación de las histonas próximas, compactando el ADN y reprimiendo su transcripción a ARN.

  La metilación del ADN ha centrado la atención de los científicos por su participación en diversos procesos fisiológicos y patológicos. Como hemos comentado más arriba, en procesos de regulación génica normales (es decir no patológicos) la metilación del ADN es clave en el establecimiento/mantenimiento de la expresión genética. Además, se ha descrito que la metilación del ADN también participa en proceso de aprendizaje y memoria. Pero es en los procesos patológicos donde hemos avanzado más en el conocimiento de la función del ADN metilado. El cáncer es el proceso patológico asociado a alteraciones epigenéticas mejor caracterizado y la metilación del ADN fue la primera marca epigenética asociada a dicha enfermedad.

 

La aplicación de la epigenética.

   Hoy en día nadie duda que el proceso de metilación del ADN es un proceso dinámico. Además de la metilación de citosinas, también existe la hidroximetilación (5hmC), donde se agrega un grupo hidroxilo (-OH) a la base nitrogenada. Este proceso, llevado a cabo por las proteínas TET, reconoce citosinas metiladas y las oxida. Esta modificación tiene un efecto contrario a la 5mC puesto que activa la expresión génica. De hecho, la oxidación de la 5mC podría ser un estadío intermedio puesto que las 5hmC acaban perdiendo el grupo metilo. La hidroximetilación del ADN recibió un gran impulso en 2009 cuando un grupo de investigación redescubrió la presencia de 5hmC, y además su existencia en el cerebro. De hecho, el sistema nervioso central se encuentra enriquecido de 5hmC respecto a otros órganos y actualmente se considera una de las marcas epigenéticas más importantes en el desarrollo cerebral y en los procesos patológicos asociados a, por ejemplo, enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer.

   En definitiva, el ambiente condiciona a largo plazo la transcripción de nuestros genes permitiéndonos aprender y memorizar pero también programándonos a sufrir enfermedades como el cáncer, el alzhéimer o el autismo. Por lo tanto, es esencial entender los procesos que permiten a nuestros genes realizar su función fisiológica o los altera hacia situaciones patológicas. La metilación del ADN es un proceso esencial en la regulación de la expresión génica y se encuentra en el epicentro de las últimas y más novedosas investigaciones en el campo de las neurociencias y el cáncer.

 

 

 

https://www.investigacionyciencia.es/blogs/psicologia-y-neurociencia/44/posts/qu-es-epigentica-y-t-me-lo-preguntas-epigentica-eres-t-parte-i-12314

 

https://www.investigacionyciencia.es/blogs/psicologia-y-neurociencia/44/posts/qu-es-epigentica-y-t-me-lo-preguntas-epigentica-eres-t-parte-ii-12461


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