LA TRIADA GENÓMICA. 3ª parte: EL EPIGENOMA

José Miguel Parra

Como decíamos antes, el descubrir la estructura del ADN dio inicio al concepto real de vida. Toda forma de vida tiene su origen en un gen, es pues la unidad de herencia y está constituido por una secuencia de ADN que codifica un ARN que es quien fabrica las proteínas y sirve además de catalizador. 

El gen es la unidad física y funcional de la herencia. Es la secuencia lineal y complementaria de nucleótidos, que son de 2 clases:

• Bases nitrogenadas purínicas: adenina (A) y guanina (G). Ambas forman parte del ADN y del ARN.

 • Bases nitrogenadas pirimidínicas: timina (T), citosina (C) y uracilo (U). La timina y la citosina intervienen en la formación del ADN. En el ARN aparecen la citosina y el uracilo.

Unidas por un fosfato y un azúcar que puede ser ribosa en el caso del ARN o desoxirribosa en el caso del ADN. El ADN se enrolla alrededor de las histonas, quienes a su vez se enrollan para formar la cromatina que va a conformar el cromosoma, en el caso de los humanos tenemos 46 cromosomas en cada célula. Una porción de ADN es un gen. 

Los genes se transmiten de padres a hijos y en un gen funcional su expresión será concebida como una proteína con funciones determinadas. Un ser humano posee aproximadamente 30.000 genes en cada célula, la combinación de genes determina las funciones orgánicas y la composición genética determina sus códigos o genotipos.

Hasta aquí llegó el proyecto genoma humano, se determinaron los 30.000 genes, pero se dieron cuenta que solo el 10% de estos genes actuaba en cada célula y tampoco explicaba las diferencias entre los individuos o en su estructura y función, o en relación a la susceptibilidad o, resistencia a las enfermedades. Tenía que haber otro componente que determinara estos cambios. Efectivamente el segundo componente se llama EPIGENOMA

A finales de 2008, los Institutos Nacionales de la Salud (NIH) de Estados Unidos anunciaron el lanzamiento del proyecto NIH Roadmap Epigenomics (un mapa del epigenoma), dotándolo con 190 millones de dólares para cinco años. Lo que permitió estudiar adecuadamente este proceso.

El término EPIGENETICA, se debe a un biólogo escoces Waddington quien en 1930 al explicar que los fenotipos no solo dependen de los componentes genéticos de la pareja al momento de la fecundación sino de otros factores que los cambian.

En la actualidad, se puede definir a la epigenética como aquellos cambios estables y heredables en la expresión génica, que no son atribuidos a alteraciones en las secuencias de ADN. Estos cambios pueden afectar tanto la expresión de los genes como las propiedades de sus productos finales, el genoma incluye la secuencia completa del ADN. El epigenoma, se refiere al conjunto de elementos que regulan la expresión de los genes sin alterar la secuencia de ADN. En esencia, todas las células del cuerpo humano contienen el mismo material genético. Sin embargo, todas ellas no expresan los mismos genes. Cada tipo celular, dentro de cada tejido, tiene un programa genético diferente, de modo que únicamente se expresan los genes que necesitan. Además, cuando las células expresan los genes, necesitan hacerlo en el momento y cantidad adecuada. ¿Cómo? Uno de los métodos por los que lo consiguen es a través de los mecanismos epigenéticos.

Las marcas epigenéticas actúan como una memoria para la célula y son reversibles. Una de las características del epigenoma es que no es estático y puede modificarse. A lo largo de nuestra vida, el epigenoma registra las experiencias de la célula, así como la influencia del ambiente sobre las mismas.

Por lo tanto, el epigenoma es diferente en los distintos tejidos y tipos celulares del organismo, cambia a lo largo de la vida o momento del desarrollo e incluso en los distintos estados de salud.

¿Qué tipos de mecanismos epigenéticos existen?

Los mecanismos epigenéticos que actúan regulando la trascripción incluyen principalmente: a) la metilación del ADN; b) cambios en la configuración de la cromatina; c) la impronta génica; d) el silenciamiento de los genes por unión de ARN. En conjunto, estos cuatro mecanismos epigenéticos junto con el control ejercido por activadores y represores, tienen la capacidad de regular qué genes se expresarán y en qué momento de la vida de la célula.

•       Metilación del ADN: Consiste en la adición de un grupo bioquímico denominado metilo a una de las unidades o nucleótidos que conforman el ADN, la citosina. Los grupos metilo situados sobre el ADN actúan como señales de reconocimiento para ciertas enzimas que actúan sobre la expresión génica. ADN Normalmente la metilación se asocia a una represión de la expresión génica, inhibiendo la formación de una determinada proteína.

·   Modificaciones de la cromatina: Las histonas pueden ser modificadas bioquímicamente en algunas posiciones concretas (modificaciones epigenéticas reversibles), lo que afecta al grado de compactación del ADN en el nucleosoma, y a cómo de accesibles son los genes a toda la maquinaria enzimática responsable de la expresión génica. Cuanto más compactado está el ADN en un nucleosoma menos accesibles son los genes de esa región. Por el contrario, si el ADN está menos compactado, hay más espacio para que las proteínas relacionadas con la expresión génica se unan al ADN.  Los nucleosomas acetilados hacen que las uniones entre histonas y ADN se debiliten y el ADN se puede desenrollar facilitando su trascripción

·         ARN de interferencia: Ciertas moléculas pequeñas de ARNs pueden silenciar la expresión de los genes, uniéndose al ADN e interfiriendo con la transcripción o proceso en el que el que se transfiere la información del ADN al ARN o uniéndose a complejos proteicos de silenciamiento génico.

La epigenética actúa como puente entre los genes y el medio ambiente, factores ambientales como tabaco, el tipo de dieta, infecciones, stress, ejercicio o sedentarismo, carcinógenos inducen procesos genéticos que lleven a cambios en el epigenoma.

El tercer componente como se habló en la primera parte es la carga genética del MICROBIOMA.