B·Debate/ ADN y epigenética: un genoma para controlarlos a todos
Resumen de los nuevos avances en epigenética presentados por algunos de los mejores expertos internacionales en el B·Debate, una iniciativa de Biocat y de la Obra Social “la Caixa” para promover el debate científico.
La información genética se aloja en el ADN, como un aparente libro de instrucciones. Pero no es sencillo de leer. En general, las mismas letras aparecen en libros tan diferentes como una célula de la piel, una del hígado, otra del corazón. ¿Qué distingue entonces las historias que cuentan? La epigenética, la íntima relación y regulación de las letras con sus lectores.
La epigenética se define como cualquier variación biológica heredable que surge independientemente de la secuencia de ADN. A grandes rasgos engloba tres bloques: están las modificaciones de las histonas, las proteínas que enrollan el genoma de forma más o menos compacta; está la metilación del ADN, una pequeña marca añadida a una de sus letras que condiciona su lectura; y están los llamados ARNs no codificantes, todos aquellos ARNs que no sirven para fabricar proteínas y que proceden del hasta hace poco conocido como genoma oscuro o ADN basura, el 98% de la secuencia genética hasta hace nada despreciada con equivocada anticipación. Todos estos mecanismos permiten que a partir de una sola célula aparezcan neuronas, huesos y linfocitos. Y su importancia hace que fallos en la maquinaria propicien tumores o incluso casos de autismo.
También sucede que, al ser heredables, si se producen cambios en la células sexuales algunos de ellos puedan pasar a los descendientes. Que, al contrario de lo que sentenciaba Darwin, quizás algunos caracteres adquiridos podrían saltar también a los hijos.
Para discutir parte de los nuevos avances algunos de los mejores expertos internacionales se reunieron en un B·Debate, una iniciativa de Biocat y de la Obra Social “la Caixa” para promover el debate científico.
Conclusiones
– Solo el 2% del genoma son genes. El restante 98% se conocía como ADN basura u oscuro. Pero era un error: gran parte funciona regulando cómo se comportan ese 2%.
– El ADN oscuro es una de las claves de la epigenética, los cambios heredables que no dependen de la secuencia de ADN, y que actúa regulando la actividad de los genes.
– La epigenética permite que se formen células y órganos diferentes a partir de un mismo ADN. Alteraciones epigenéticas se han relacionado con enfermedades tan dispares como el cáncer o el autismo, y se investigan posibles terapias para revertirlas.
– La epigenética puede ser modificada por el ambiente, y algunos de estos cambios parece que pueden heredarse por los descendientes. Lamarck podría llevar algo de razón.
Tema1. La epigenética: el genoma oscuro y más allá
“Hasta hace poco había una visión dogmática que establecía una relación muy simple: un gen igual a una proteína”, comenta Luciano de Croce, jefe de grupo en el Centro de Regulación Genómica de Barcelona y líder científico del B·Debate. “Eso hacía muy fácil la investigación, porque nos podíamos centrar únicamente en el 2% del genoma que contiene los genes y desechar el restante 98%. Pero estábamos equivocados”, asegura.
Aunque hacía tiempo que se sospechaba el error, en el año 2012 un gran consorcio internacional puso patas arriba el dogma. El proyecto Encode (Enciclopedia de Elementos del ADN) estableció que al menos el 80% del ADN tiene alguna función biológica. Aunque no quedaba claro qué se entendía por función algo sí resultaba evidente: la inmensa mayoría del genoma estaba activo, no era ni mucho menos un fósil conservado pero inerte.
Gran parte de esta actividad tenía que ver con la transcripción del ADN. En general, las instrucciones del genoma tienen que ver con la fabricación de proteínas: las letras del ADN, al leerse, sirven de molde para que se forme ARN, y este hace de nuevo molde (como unas cajas chinas, como unas muñecas rusas) para que se construyan las proteínas, los ladrillos de la célula. Esa parte solo supone el 2% del libro, son los conocidos como genes. Pero resulta que casi todo el resto del ADN también se lee en forma de ARN, aunque este no dé lugar a proteínas: son los llamados ARN no codificantes. Y ahora se sabe que gran parte de ellos permiten regular la expresión (la lectura) de los genes.
Esta es una de las patas de la epigenética, definida como el conjunto de cambios heredables que no dependen estrictamente
de la secuencia de ADN, y que actúa básicamente controlando cómo trabajan los genes, encendiéndolos y apagándolos. Pero hay al menos otras dos patas, y tienen que ver con las histonas, las proteínas sobre las que se enrolla el genoma, y con la metilación del ADN, pequeñas marcas sobre algunas de sus letras.
El genoma no hay que verlo como un libro lineal, sino como un desplegable, en tres dimensiones. Para poder leer sus partes (o para encriptarlas, que a veces es tan importante como descifrarlas) la maquinaria de la célula tiene que poder llegar a ellas, y eso depende de cómo esté de desplegado. Modificando las histonas (añadiendo o quitando marcas químicas) se hará más laxo o constreñido. Metilando algunas de las letras C (las citosinas) generalmente se compactará para evitar ser desnudado
Y todo ello es lo que permite que, a pesar de que sus genes sean exactamente los mismos, una neurona sea una neurona y un hepatocito un hepatocito. Y que nosotros seamos como somos.
Tema 2. Las histonas: más que un collar de perlas
Es natural, y puede parecer sencillo, pero toda una orquesta debe coordinarse para que nuestros dos brazos aparezcan donde aparecen, simétricos, a ambos lados bajo el cuello. Para que las dos piernas se formen más abajo, también simétricas ellas. Y que todo ello suceda a partir de una sola célula tras la unión del óvulo y el espermatozoide.
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