El término epigenética fue acuñado en 1942 por Conrad Waddington, un biólogo del desarrollo británico, para describir los efectos de las influencias externas, como la dieta y el medio ambiente (factores ambientales), en el desarrollo de los organismos. En las últimas décadas ha quedado claro que la información epigenética juega un papel mucho más importante en la determinación de la identidad celular de lo que se creía posible.
Es por ello por lo que podríamos definir epigenética o epigenoma como la disciplina que estudia los cambios hereditarios y reversibles que ocurren en las funciones de los genes sin alterar la secuencia del ADN pero que los activan o inactivan. Estos cambios pueden ocurrir a causa de la edad, alimentación, sustancias químicas…
Epigenética y salud
Nuestra salud física y mental no sólo depende de los cambios en nuestro código de ADN, que heredamos de nuestros padres, sino también de las interacciones dinámicas entre nuestro ADN y el medio ambiente, aunque el propio código genético no cambie.
Por tanto, podemos actuar sobre estas interacciones para cambiar nuestra salud. Por ejemplo, vemos ejemplos del impacto de los cambios epigenéticos en estudios realizados con gemelos idénticos (monocigóticos). Aunque ambos comparten el mismo código genético, cada uno desarrolla predisposiciones muy diferentes hacia determinados tipos de enfermedades. Ambos han estado expuestos a diferentes experiencias y estilo de vida lo que les ha llevado a tener diferente expresión génica.
Las modificaciones epigenéticas juegan un papel fundamental en la patogenia de muchas enfermedades comunes, incluidas las enfermedades cardiovasculares, los cánceres, el síndrome metabólico, los trastornos neurodegenerativos y las enfermedades psiquiátricas. Estas modificaciones regulan la expresión génica sin alterar la secuencia del ADN, contribuyendo así a los cambios fenotípicos. Incluyen modificación postraduccional de histonas, metilación de ADN, microARN e interferencia de ARN. Además, la estructura alterada de la cromatina puede afectar la actividad transcripcional.
Funciones de la epigenética
Los mecanismos epigenéticos son responsables de regular el funcionamiento de nuestras células, incluido el control de la división celular (ciclo celular), el crecimiento, la diferenciación, el metabolismo, el envejecimiento y la respuesta al estrés.
Regulación de la expresión génica
La cromatina es la forma en la que se presenta el ADN en el núcleo celular cuya unidad básica son los nucleosomas. En función del grado de condensación de la cromatina, esta se puede encontrar en 2 formas: heterocromatina (altamente condensada; forma inactiva) o eucromatina (ligeramente condensada; forma activa)
La «regulación epigenética» puede producirse por cambios en la configuración de la cromatina. El estado en el que se encuentra la cromatina determina si un gen se expresará o no (niveles de expresión).
Si la cromatina se encuentra altamente condensada (heterocromatina), el ADN no puede pasar a ARN y por tanto no se expresará la información genética en proteína (el gen es silenciado).
Por lo contario, si la cromatina está ligeramente condensada (eucromatina), el ADN podrá pasar a ARN expresando así la información genética en proteínas
Tipos de cambios epigenéticos
Se ha determinado que hay tres procesos epigenéticos de regulación:
- Metilación del ADN (variaciones en los patrones de metilación)
- Modificación de las histonas (proteínas encargadas de condensar el ADN formando los nucleosomas)
- ARN de interferencia (modula la expresión de genes)
Obviedades e incertidumbres de la epigenética
El campo de la epigenética aún es relativamente joven, pero promete revelar cómo se desarrollan y funcionan nuestros cuerpos con el tiempo. Estudios recientes muestran que los factores ambientales como el estrés, la dieta, las toxinas y las drogas pueden alterar la expresión génica. De hecho, algunos científicos creen que la epigenética juega un papel en enfermedades como el cáncer , la diabetes, las enfermedades cardíacas, la obesidad y las enfermedades mentales.
Por ejemplo, la exposición a ciertas sustancias químicas que se encuentran en el humo del cigarrillo puede causar cambios en la forma en que se expresan los genes en el tejido pulmonar. Esto conduce a una mayor susceptibilidad a problemas respiratorios más adelante en la vida. Los estudios también sugieren que la exposición prenatal al alcohol altera los patrones de metilación del tejido cerebral fetal, lo que provoca efectos a largo plazo en el comportamiento y la cognición.
Si bien sabemos mucho sobre los mecanismos biológicos involucrados en la epigenética, todavía queda mucho por aprender sobre los roles específicos que desempeñan estos procesos en el desarrollo normal y en la enfermedad. A medida que los investigadores continúan desentrañando los misterios del genoma, esperan comprender mejor las complejas interacciones entre la genética, el medio ambiente y la enfermedad.
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