Epigenética | el estudio de los cambios en la actividad de los genes que no son causados por cambios en la secuencia del ADN
La epigenética es el estudio de los cambios en la actividad de los genes que no están causados por cambios en la secuencia del ADN. Es el estudio de la expresión de los genes, la forma en que éstos provocan sus efectos fenotípicos.
Estos cambios en la actividad de los genes pueden permanecer durante el resto de la vida de la célula. Pueden durar muchas generaciones de células, a través de las divisiones celulares. Sin embargo, no hay ningún cambio en la secuencia de ADN subyacente del organismo. En cambio, los factores no hereditarios hacen que los genes del organismo se comporten (se expresen) de forma diferente. La epigenética funciona mediante mecanismos como la metilación del ADN.
Los factores epigenéticos pueden durar hasta la edad adulta.
Mecanismos epigenéticos
Definiciones
Una definición general es "el estudio de... la actividad de los genes durante el desarrollo de los organismos complejos". Así pues, la epigenética puede utilizarse para describir cualquier cosa distinta de la secuencia de ADN que influya en el desarrollo de un organismo.
Una definición más estricta o limitada es "el estudio de los cambios hereditarios mitóticos y/o meióticos en la función de los genes que no pueden explicarse por los cambios en la secuencia del ADN".
El término "epigenética" se ha utilizado para describir procesos que no son heredables. Un ejemplo es la modificación de las histonas. Por lo tanto, algunas definiciones no requieren heredabilidad. Adrian Bird definió la epigenética como "la adaptación estructural de las regiones cromosómicas para registrar, señalar o perpetuar estados de actividad alterados". Esta definición incluye las fases de reparación del ADN o la división celular, y los cambios estables a través de las generaciones celulares. Excluye otros, como los priones, a menos que afecten a la función cromosómica.
El proyecto de epigenómica de los NIH utiliza la siguiente definición "...A efectos de este programa, la epigenética se refiere tanto a los cambios heredables en la actividad y expresión de los genes (en la progenie de las células o los individuos), como a las alteraciones estables y a largo plazo en el potencial transcripcional de una célula".
En 2008, en una reunión de Cold Spring Harbor, se hizo una definición consensuada del rasgo epigenético: "fenotipo establemente heredable que resulta de cambios en un cromosoma sin alteraciones en la secuencia del ADN".
Un relato algo desfasado, pero por lo demás fiable y legible, es el del periódico The Guardian.
Impresión
La impresión genómica en este contexto significa marcar un gen para toda la vida del individuo. El marcaje es la operación básica en la que a los aminoácidos de citosina se les añade un grupo metilo por la enzima ADN metiltransferasa. Esto cambia el funcionamiento de ese gen para que sea (normalmente) más favorable para el individuo. Por lo general, desactiva el gen.
En general, la ventaja de esto es mantener la producción de genes en las condiciones más favorables para la vida del individuo en particular.
La impresión está dando lugar a muchas investigaciones médicas en la actualidad.
Mamíferos
La impresión parece haber evolucionado sólo hace unos 150 millones de años en los animales. Parece que se limita en gran medida a los mamíferos. Sin embargo, puede haberse originado por separado (y antes) en las plantas.
Ejemplos
El mejor ejemplo de los cambios epigenéticos en los eucariotas es el proceso de diferenciación celular. Durante la morfogénesis, las células madre generalizadas se convierten en las líneas celulares del embrión que, a su vez, se convierten en células totalmente diferenciadas. En otras palabras, una sola célula del óvulo fecundado -el cigoto- se divide y se transforma en todos los tipos de células: neuronas, células musculares, epitelio, vasos sanguíneos, etc.
A medida que el embrión se desarrolla, algunos genes se activan, mientras que otros se desactivan o se moderan. Este proceso se denomina regulación genética. Hay muchas moléculas dentro del núcleo de la célula que hacen el trabajo de ajustar la salida de los genes.
El ADN y las histonas forman lo que se llama cromatina. Las modificaciones epigenéticas de la cromatina se copian durante la división celular. Esto produce una línea de células, todas ellas iguales. Esto se denomina tejido.
La meiosis anula los cambios epigenéticos y restablece el genoma a su estado inicial, por lo que el proceso se desarrolla en cada nueva generación. Existen algunas excepciones a esta regla, pero ninguna de ellas implica cambios en las secuencias de pares de bases del ADN.
Este proceso es diferente de las mutaciones del ADN. Las mutaciones genéticas cambian la secuencia primaria del ADN y las mutaciones pueden ocurrir en cualquier célula. Sin embargo, sólo las mutaciones en las células implicadas en la reproducción pueden afectar a la descendencia.
Se han encontrado formas de impresión genética en plantas y hongos filamentosos.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la epigenética?
R: La epigenética es el estudio de los cambios en la actividad de los genes que no están causados por cambios en la secuencia del ADN. Es el estudio de la expresión génica, o de cómo los genes provocan sus efectos fenotípicos.
P: ¿Cuánto duran los cambios epigenéticos?
R: Los cambios epigenéticos pueden permanecer durante el resto de la vida de una célula, e incluso pueden durar muchas generaciones de células a través de las divisiones celulares.
P: ¿Se produce un cambio en la secuencia de ADN subyacente cuando se produce la epigenética?
R: No, no hay ningún cambio en la secuencia de ADN subyacente de un organismo cuando se produce la epigenética. En cambio, los factores no hereditarios hacen que los genes se comporten de forma diferente sin cambiar su composición genética.
P: ¿Qué mecanismos utiliza la epigenética para funcionar?
R: La epigenética funciona mediante mecanismos como la metilación del ADN.
P: ¿Los factores epigenéticos continúan en la edad adulta?
R: Sí, los factores epigenéticos pueden perdurar hasta la edad adulta.
P: ¿Cómo se expresan los genes de forma diferente debido a la epigenética? R: Los genes se expresan de forma diferente debido a factores no hereditarios que hacen que se comporten de forma diferente sin cambiar su composición genética.
P: ¿Tiene cada organismo su propio conjunto de procesos epigenéticos?
R: Sí, cada organismo tiene su propio conjunto único de procesos epigenéticos que determinan cómo se expresarán sus genes a lo largo del tiempo y de las generaciones.
