Artículos/El cuerpo humano

Más allá de la genética

Gemelos monocigóticos. 
Fuente: Instituto superior de morfopsicología

A simple vista, es más que evidente que los humanos somos distintos de los chimpancés. Sin embargo, a nivel molecular no lo es tanto, pues el 96% del genoma de chimpancés y humanos es idéntico. Es más, tampoco tenemos que analizar diferentes especies para saber que hay algo más allá de la genética que nos influye. Por ejemplo, dos personas sin parentesco comparten el 99,8% de los regiones codificantes de sus genomas. ¡Incluso los hermanos gemelos monocigóticos que comparten el 100% del genoma son distintos entre sí y pueden llegar a desarrollar diferentes enfermedades.

Entonces, ¿por qué tan distintos? En 1942, Conrad Hal Waddington denominó epigenética a todos aquellos factores no genéticos heredables que modifican la expresión de nuestros genes. Es decir, podemos tener el mismo genoma pero diferente expresión génica. En otras palabras: aún teniendo el mismo libro es posible leerlo de diferente manera.

¿Cuáles son estos factores epigenéticos? Para ello tenemos que hacer un inciso y explicar cómo es la estructura del ADN. Todos sabemos que el ADN es una doble hélice, pero éste no se encuentra como tal, lineal y expandido, sino que adopta otras estructuras más complejas pues de lo contrario no cabría en la célula (el ADN de un solo cromosoma estirado son 5 cm aproximadamente, más de 2 metros si consideramos los 46 cromosomas, mientras que el núcleo de la célula tiene un diámetro de unos 5-10 micrómetros). Para alcanzar el último grado de empaquetamiento, el cromosoma, el ADN se enrolla alrededor de 8 proteínas denominadas histonas formando los nucleosomas. La posición de estos nucleosomas y en general la estructura de la cromatina controla si una región del genoma se leerá o no, ya que hace que a esa región puedan o no unirse las proteínas que se necesitan para activar el gen.

¿Cómo se controla todo esto? Hay una gran variedad de modificaciones químicas, cada cual con un nombre más raro: metilación, acetilación, ubiquitinación, sumoilación y muchas más que actúan sobre el ADN y las histonas. Esto os lo concedo, ¡los científicos no somos muy buenos para dar los nombres! En cualquier caso, que no os asuste la terminología, pues no es complicado como veremos.

Esquema de la organización del ADN en la célula. Se muestran los diferentes grados de compactación del ADN, siendo el último el cromosoma. Fuente: Blog Biocuriosidades

Como ejemplo paradigmático veremos la metilación. Como su nombre indica, consiste en añadir grupos metilo (-CH3) , ya sea al ADN o a las histonas. Si es el ADN el que se metila, todas aquellas proteínas que se unían a él y activaban su expresión ya no pueden unirse pues estas regiones están “bloqueadas u ocultas” por los grupos metilo y, por tanto, ese gen no se expresa. En el caso de la metilación de histonas, la situación no es tan simple, pues el resultado puede ser muy variable en función de en qué lugar se produzca la metilación. Si sumamos el efecto de todas las modificaciones químicas que pueden ocurrir podemos ver que aunque nuestro genoma sea tan parecido cada uno de nosotros expresamos distinta información.

Visión simplificada del efecto de la metilación en la expresión génica.  Fuente:  LookforDiagnosis.com

Visión simplificada del efecto de la metilación en la expresión génica. Fuente: LookforDiagnosis.com

¡Pero esto no permanece así toda la vida! Hay proteínas que pueden quitar los grupos metilo, acetilo,… y activar genes que estaban inhibidos o al revés. Esto ocurre por ejemplo en el cáncer: genes que tienen un papel en la división de las células y que en condiciones normales están inactivos por la metilación pierden los metilos y se activan, mientras que los genes que suprimen la división se metilan y se  inactivan. Esto es lo que en parte hace que las células se dividan sin parar en el cáncer.

¿De qué depende esto? Existe una relación entre estas modificaciones y las influencias del ambiente: factores como el estrés, tabaco, agentes químicos tóxicos, el cariño familiar,… pueden influir en la expresión de los genes. Por ejemplo, estudios en ratones han demostrado que cuando estos reciben mucho cariño de pequeños, sufren cambios en la metilación del ADN y expresan un receptor de glucocorticoides en mayor cantidad. Como resultado,  serán más cariñosos, tendrán menos ansiedad,… Increíble, ¿verdad?

La epigenética también juega un papel crucial en otros muchos procesos. Por ejemplo, de no ser por la metilación las mujeres tendrían dos cromosomas X activos y “jugarían con ventaja” sobre los hombres que solo tienen uno (son XY). Sin embargo, uno de ellos se metila y silencia al azar en mujeres para estar así compensados en un proceso denominado lyonización en honor a la descubridora Mary Lyon.

La importancia de la epigenética se manifiesta en el gran número de enfermedades que se deben a alteraciones en los procesos epigenéticos. Por ejemplo, la simple incapacidad de añadir grupos fosfato (fosforilación) a las histonas es suficiente para desarrollar una enfermedad tan terrible como el Síndrome de Coffin-Lowry, problemas en la metilación del cromosoma X causan el Síndrome de Rett,…

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Paciente con síndrome de Rett, caracterizado por el retraso mental.  Fuente: All Honesty LLC

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Paciente con síndrome de Coffin-Lowry. Fuente: Coffin-Lowry Syndrome Foundation

Tal y como afirma el renombrado científico español Manel Esteller, director del programa de Epigenética y Biología del Cáncer del Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (Barcelona) “antes teníamos una visión determinista de la biología, ahora la visión es más plástica; la epigenética ha cambiado nuestra visión del cuerpo humano”.

Fuentes:

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