El cuerpo humano está compuesto por más de 200 tipos de células diferentes, con funciones y morfologías diversas. Pero, paradójicamente, a pesar de esta diversidad, cada célula individual tiene más o menos el mismo material genético para trabajar. La variedad de formas se debe a que cada célula utiliza su genoma de forma diferente, eligiendo qué genes deben activarse o desactivarse, cuándo y en qué grado. La capa reguladora, que gobierna el comportamiento del genoma, fue finalmente acuñada como epigenoma, y el estudio de esta regulación se definió como epigenética [1,2].
El término epigenética se refiere literalmente a "por encima o además de la genética". Se distingue de la genética típica porque, a diferencia de ésta, algunos de sus cambios son reversibles y, lo que es más importante, no cambia la secuencia del ADN. En cambio, informa sobre cómo la maquinaria de las células lee y utiliza esta secuencia de ADN. Además, las señales moleculares y químicas del entorno celular, extracelular y físico pueden influir en el funcionamiento del epigenoma. Esto hace que el epigenoma sea muy dinámico y flexible [3].
Los cambios epigenéticos que modulan la expresión de los genes se dividen en tres categorías diferentes.
MODIFICACIONES DE HISTONAS
El ADN del núcleo de las células se enrolla alrededor de unas proteínas conocidas como histonas. El enrollamiento del ADN en torno a estas histonas permite que la larga molécula de ADN quede bien empaquetada dentro de los diminutos núcleos de las células. Estas histonas pueden ser modificadas químicamente por proteínas para dar instrucciones sobre el uso del ADN enrollado alrededor de ellas.
Algunas modificaciones activan los genes haciendo que el ADN se desenrolle de los octámeros de histonas (llamados así por ser un complejo de ocho proteínas), haciéndolo más accesibles a la maquinaria de replicación (más información aquí); mientras que otros pueden desactivar los genes enrollándolos fuertemente alrededor de los octámeros de histonas.
METILACIÓN DEL ADN
El ADN también puede ser marcado directamente con una marca química conocida como metilación. Aunque esta molécula es pequeña, esta marca de metilación informa a la célula de que esa región del genoma debe ser reprimida, por lo que los genes marcados se desactivarán.
SILENCIAMIENTO DEL ARN
El ARN también puede utilizarse para suprimir o silenciar la actividad de los genes. Los pequeños ARN no codificantes (no producen proteínas) conocidos como microARN (miARN) se unen a la transcripción de los genes y provocan su degradación prematura. En un trabajo se descubrió que los miARNs representan sólo el 1% del genoma humano, pero controlan al 30% de los genes [5].
Si quieres saber por qué es importante estudiar los mecanismos de la epigenética, ¡estáte atento al post de la próxima semana sobre sus aplicaciones!
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Escrito por: Renard
Editado por: María y Natasha
Traducido por: María
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Referencias (inglés):
Rivera, C., et al. (2013) “Mapping human epigenomics”, Cell 155, 39-55. Available at: https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S0092-8674%2813%2901148-3
“What is epigenetics” (2022), CDC. Available at: https://www.cdc.gov/genomics/disease/epigenetics.htm#:~:text=Epigenetics%20is%20the%20study%20of,body%20reads%20a%20DNA%20sequence (Accessed June 13 2022)
Kanherkar, R., et al. (2014) “Epigenetics across the human lifespan”, Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2. Available at: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2014.00049/full
He, H. et al. (2018) “The tale of histone modifications and its role in multiple sclerosis”, Human Genomics, 12(1). Available at: https://humgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40246-018-0163-5/figures/1
Lewis, B P., et al. (2005) “Conserved seed pairing, often flanked by adenosines, indicates that thousands of human genes are microRNA targets”, Cell 120 (1), 15-20. Available at: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(04)01260-7?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867404012607%3Fshowall%3Dtrue
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