¿Puede la dieta cambiar nuestros genes? ¿Pueden nuestros traumas infantiles afectar a nuestros hijos y nietos? Las respuestas a estas preguntas pueden ser proporcionadas por la epigenética, es decir, la ciencia que estudia los llamados modificaciones epigenéticas. Actualmente, las modificaciones epigenéticas se consideran uno de los descubrimientos más importantes de la biología molecular, ya que permitieron comprender la relación entre el trasfondo genético y los factores ambientales.
Tabla de contenido:
- Epigenética: ¿qué son las modificaciones epigenéticas?
- Epigenética: tipos de modificaciones epigenéticas
- Epigenética: el papel de las modificaciones epigenéticas
- Epigenética - dieta
- Epigenética: polimorfismos del gen MTHFR
- Epigenética - estrés
- Epigenética: impacto en la salud
La epigenética es una rama de la ciencia que estudia los cambios en la expresión génica que no se deben a modificaciones de secuencia en la cadena de ADN. Estas modificaciones se denominan epigenéticas y son un tipo de marcadores moleculares que se añaden a las cadenas de ADN mediante enzimas apropiadas, por ejemplo, metiltransferasas.
Con la ayuda de modificaciones epigenéticas, el cuerpo puede controlar el curso de muchos procesos biológicos clave, como el desarrollo de tejidos y órganos individuales en el feto.
El término "epigenética" fue utilizado por primera vez por Waddington en 1942. El prefijo "epi-" proviene de la palabra griega "arriba", que traducida libremente significa algo que está por encima de la genética clásica.
Epigenética: ¿qué son las modificaciones epigenéticas?
Los marcadores moleculares añadidos a una cadena de ADN durante la modificación epigenética pueden decidir si un gen se expresa o no, actuando como "conmutadores" e "conmutadores" moleculares que regulan la expresión de genes particulares.
Lo más importante es que este tipo de modificaciones no cambian la estructura de la hebra de ADN, es decir, no son un tipo de mutación genética irreversible, sino algo que sufre cambios dinámicos bajo la influencia de factores ambientales.
Además, se añaden o eliminan marcadores moleculares apropiados después de cada división celular y duplicación de cadena de ADN.
Por tanto, cada célula tiene su propio patrón característico de marcadores moleculares que determina su perfil específico de expresión génica. La colección de estos marcadores moleculares se denomina epigenoma.
La modificación epigenética más conocida es la metilación del ADN, que consiste en unir un grupo metilo a la citosina (un compuesto básico que forma parte del ADN).
A su vez, la modificación epigenética inversa a la metilación es la desmetilación, que consiste en eliminar el grupo metilo de la citosina.
Epigenética: tipos de modificaciones epigenéticas
Las modificaciones epigenéticas pueden afectar directamente a las cadenas de ADN:
- Metilación del ADN, es decir, la unión de grupos metilo a la citosina mediante ADN metiltransferasas
- Desmetilación del ADN, es decir, la eliminación de grupos metilo de la citosina mediante ADN desmetilasas.
- Además, se realizan modificaciones epigenéticas en proteínas en las que no se enrolla nada de ADN, es decir, histonas:
- metilación de residuos de lisina y arginina de histonas con histonas metiltransferasas
- desmetilación de residuos de lisina y arginina de histonas con histonas desmetilasas
- acetilación de residuos de histona lisina con histona acetiltransferasas
- desacetilación de residuos de histona lisina por histona desacetilasa
- fosforilación de residuos de histona serina por quinasas
- ubiquitinación de residuos de histona lisina uniendo la proteína ubiquitina a las histonas con el uso de enzimas E1, E2 y E3
- ribosilación de residuos de histona glutamina y arginina que implican la unión de nucleótidos de ADP-ribosa con el uso de polimerasa y transferasa
La modificación epigenética atípica es la denominada moléculas de ARN no codificantes, por ejemplo, microARN (miARN). Son moléculas de ARN cortas, monocatenarias (compuestos similares al ADN) que pueden regular la expresión génica bloqueando la formación de proteínas.
Epigenética: el papel de las modificaciones epigenéticas
- expresión genética mejorada
- silenciar la expresión génica
- control de la diferenciación celular en el cuerpo
- desarrollo embriónico
- regulación del grado de condensación de la cromatina, por ejemplo, inactivación del cromosoma X, gracias a lo cual en las mujeres solo está activa una copia de los genes ligados al sexo.
Las abejas son un ejemplo interesante del papel de la modificación epigenética en el desarrollo animal. En estos insectos, la reina es la madre de todas las abejas en una colmena, con la consecuencia de que todas tienen la misma secuencia de ADN.
Aun así, una colmena está habitada por insectos que se ven y se comportan de manera diferente. Los trabajadores son más pequeños que la reina y tienen un temperamento suave, mientras que los soldados son más grandes y agresivos.
Estas diferencias se deben a modificaciones epigenéticas que determinan la apariencia y el comportamiento de las abejas adaptadas al papel que desempeñan en la comunidad de la colmena.
Un mecanismo similar se observa durante el desarrollo fetal de los animales, cuando silenciar y potenciar la expresión de genes específicos afecta el destino de una determinada célula madre, ya sea una neurona cerebral o una célula epitelial gástrica.
Epigenética - dieta
Las modificaciones epigenéticas ya ocurren durante la vida fetal y luego pueden sufrir cambios dinámicos a lo largo de la vida bajo la influencia de factores ambientales.
Uno de los factores más importantes que influyen en la forma del epigenoma son los alimentos y sus sustancias bioactivas.
La influencia de la dieta en las modificaciones epigenéticas se ha confirmado en muchos estudios preclínicos y clínicos.
Existen al menos dos mecanismos por los cuales la dieta puede influir en la modificación epigenética, principalmente el proceso de metilación:
- cambiando la disponibilidad de donantes de metilo como la S-adenosilmetionina (SAM), que se sintetiza en el ciclo de la metionina a partir de varios precursores presentes en los alimentos, entre ellos la metionina, la colina y su derivado betaína, el ácido fólico y las vitaminas B2, B6 y B12. Por lo tanto, la disponibilidad reducida de estos compuestos puede resultar en una síntesis reducida de SAM y una alteración del proceso de metilación.
- Modulando la actividad de las enzimas relacionadas con el proceso de metilación (por ejemplo, DNMT metiltransferasa) a través del consumo de polifenoles contenidos en frutas, verduras y especias. Ejemplos de dichos compuestos son el resveratrol en el vino tinto, el galato de epigalocatequina (EGCG) en el té verde, la curcumina en el rizoma de la cúrcuma, la genisteína en la soja, el sulforafano en el brócoli, la quercetina en los cítricos y el trigo sarraceno.
La influencia de la dieta sobre el epigenoma en el útero fue documentada por el famoso experimento en ratones de laboratorio "agouti", que se caracterizan por un color de pelaje amarillo y una predisposición a la obesidad, diabetes y cáncer.
El color amarillo del pelaje de estos ratones es una especie de indicador de una metilación genética insuficiente.
En el experimento, ratones "agutí" preñados fueron alimentados con un alimento con un alto contenido de donantes de metilo, entre otros. ácido fólico y colina.
Para sorpresa de los científicos, la descendencia de estos ratones no se parecía a sus padres. El primer rasgo que se notó fue el cambio de color del pelaje al marrón, pero lo más sorprendente fue que los ratones perdieron la predisposición a las enfermedades que padecían sus padres.
Al final resultó que, esto fue una consecuencia de una dieta modificada y la restauración de la metilación normal del ADN.
Estas observaciones apoyan el hecho de que el epigenoma puede verse alterado por la dieta y puede tener consecuencias de gran alcance para la salud.
En los últimos años, también se ha demostrado un papel importante de la microbiota intestinal en el proceso de modificación epigenética.
Los microorganismos intestinales producen diversas sustancias bioactivas, por ejemplo, ácidos grasos de cadena corta, y su cantidad depende de la composición de especies de la microbiota y de la calidad de la dieta.
Un alto aporte de productos prebióticos en la dieta, como la fibra dietética soluble, por ejemplo el almidón resistente, aumenta la concentración de ácidos grasos de cadena corta, que afectan positivamente el epigenoma de las células epiteliales intestinales.
Epigenética: polimorfismos del gen MTHFR
La eficacia de las modificaciones epigenéticas también puede verse influida por polimorfismos genéticos, es decir, pequeños cambios en el genoma, cuya consecuencia es la presencia de diversas variantes genéticas en la población humana.
Una de las consecuencias de los polimorfismos genéticos es, entre otras. la respuesta diferente de todos a los nutrientes.
Se estima que un 15-30% de las personas pueden tener una mayor necesidad de donantes de metilo (especialmente ácido fólico) debido a polimorfismos desfavorables del gen MTHFR, que codifica la enzima metilentetrahidrofolato reductasa.
Esta enzima es responsable de convertir el ácido fólico en su forma activa.
Las personas con una variante desfavorable del polimorfismo del gen MTHFR han alterado la conversión de la forma inactiva del ácido fólico en su forma activa, el 5-metiltetrahidrofolato (5-MTHF), por lo que tienen una mayor necesidad de donantes de metilo.
Y aunque los estudios no han confirmado claramente que estas personas puedan tener una metilación reducida de las cadenas de ADN, en su caso vale la pena prestar atención al aporte adecuado en la dieta o a la suplementación adicional de donantes de metilo como el ácido fólico o la colina.
Epigenética - estrés
Exceso de hormonas del estrés, entre otras El cortisol puede afectar las modificaciones epigenéticas del sistema nervioso y aumentar el riesgo de trastornos psiquiátricos.
Se ha documentado que las personas que padecen trastornos de ansiedad, trastorno de estrés postraumático, trastorno de estrés postraumático y depresión tienen un perfil de modificación epigenética característico (principalmente metilación reducida del ADN).
Se cree que dicho epigenoma está formado por experiencias traumáticas de la infancia y / o situaciones estresantes crónicas.
Este perfil epigenético se mantiene a lo largo de su vida en ellos y probablemente se transmita a hijos y nietos (la llamada herencia extragénica).
Epigenética: impacto en la salud
Los errores durante las modificaciones epigenéticas, como silenciar la expresión del gen incorrecto, pueden tener consecuencias graves en el funcionamiento del cuerpo, por ejemplo, causar cáncer.
Además, cada vez son más los estudios que indican que las modificaciones epigenéticas, además de participar en procesos fisiológicos, pueden participar en el desarrollo de enfermedades como:
- autismo
- esquizofrenia
- depresión
- enfermedades cardiovasculares
- enfermedades neurodegenerativas
- Enfermedades autoinmunes
- alergias
Se busca particularmente la relación entre modificaciones epigenéticas, dieta y riesgo de enfermedades específicas.
Se ha demostrado que se producen importantes modificaciones epigenéticas en el útero, que pueden tener implicaciones en la edad adulta.
Por tanto, lo que come la madre durante el embarazo puede incrementar el riesgo de determinadas enfermedades e incluso afectar a la próxima generación.
Se ha demostrado que los hijos de madres que estaban embarazadas durante el invierno del hambre en los Países Bajos en 1944-1945 tenían un mayor riesgo de enfermedad cardiovascular, obesidad y esquizofrenia en comparación con los hijos de madres que no pasaban hambre.
En hijos de madres hambrientas se encontró metilación reducida del gen que codifica el factor de crecimiento similar a la insulina 2 (IGF2).
Vale la pena saberloLos logros de la epigenética son actualmente objeto de una intensa investigación en la ciencia de la nutrición. Incluso hay una nueva disciplina que se ocupa de la influencia de los nutrientes en la expresión genética, es decir, la nutrigenómica.
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