Un mecanismo molecular evita que el organismo herede alteraciones epigenéticas de sus antecesores
AMR/DICYT Un equipo, con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha descrito en modelos vegetales un mecanismo molecular que evita que el organismo herede las alteraciones epigenéticas de los ADN de sus padres. Estas alteraciones en el genoma, diferentes de las mutaciones genéticas e involucradas en el desarrollo de diversas patologías, pueden surgir por la exposición del ADN al ambiente externo a lo largo de los años. De confirmase la presencia de procesos similares en mamíferos, el hallazgo contribuiría a entender por qué algunas enfermedades, especialmente el cáncer, aumentan su incidencia con la edad. Las conclusiones aparecen publicadas en el último número de la revista Science.
El trabajo, fruto de una colaboración internacional, cuenta con la participación del investigador del CSIC Mario Fernández Fraga, del Centro Nacional de Biotecnología (del CSIC), en Madrid, así como la de Maria Berdasco y Manel Esteller, del Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge -Institut Català d´Oncologia (IDIBELL-ICO) e Investigador de la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), en Barcelona. Además de las mutaciones genéticas, cambios surgidos en la secuencia del ADN que se producen de forma inesperada y que pueden heredarse, el genoma puede experimentar otros cambios que, sin cambiar el código genético, hacen que un determinado gen se exprese o no, informó el CSIC.
Este segundo tipo de alteraciones, las epigenéticas, se ven más afectadas por factores externos, como por ejemplo la dieta. “Nos podemos imaginar que nuestro genoma es el abecedario de nuestras células, pero quien le da sentido proporcionando su ortografía es el epigenoma gracias a diversas modificaciones químicas, particularmente la metilación del ADN” explica Manel Esteller. Y añade: “Las plantas como Arabidopsis y los humanos compartimos parte de ese lenguaje común epigenético, y en las primeras podemos hacer experimentos para comprender los mecanismos epigenéticos que serían imposibles de realizar en personas”.
“El estudio de las alteraciones epigenéticas es relevante para comprender cuestiones como el desarrollo, el crecimiento y el envejecimiento de un organismo. También porque estos cambios pueden llegar a comprometer la salud, ya que las alteraciones epigenéticas son una de las causas más importantes del cáncer, además de estar detrás de otras enfermedades”, explica Fernández Fraga.
El investigador del CSIC recurre a uno de los exponentes más claros de la incidencia de esta disciplina: “La epigenética es básica a la hora de explicar por qué dos gemelos, con idéntico ADN, tienen diferencias fenotípicas, por muy pequeñas que éstas sean”.
El trabajo que publica la revista Science pretende aclarar uno de los enigmas irresueltos de esta disciplina: ¿Cómo se mantienen los patrones epigenéticos a través de sucesivas generaciones, es decir, por qué el ADN no hereda los cambios epigenéticos que sus antecesores acumulan a lo largo de la vida? “Se trata de una cuestión importante, ya que durante el desarrollo de un organismo se pueden acumular errores epigenéticos que, de ser transmitidos a generaciones sucesivas, pueden comprometer al nuevo organismo”, apunta Fernández Fraga. Y añade: “Un ejemplo de estos errores podría ser el mecanismo epigenético que supone la pérdida global de metilación con la edad. Una de las alteraciones epigenéticas más frecuentes en cáncer humano es, precisamente, esta deficiencia. Si se heredase, podría conllevar consecuencias negativas para el organismo”.
¿Por qué aumenta el riesgo de cáncer con la edad?
La investigación describe un mecanismo molecular que podría ayudar a entender el enigma: el proceso, observado en el modelo experimental, repara alteraciones epigenéticas originadas en generaciones anteriores y, por tanto, restaura los patrones epigenéticos correctos en un nuevo organismo. El siguiente paso de los investigadores debería ser comprobar si existen mecanismos similares en mamíferos. Según explica el investigador del CSIC, de confirmarse este extremo, el hallazgo tendría relevancia a muchos niveles.
Entre otras cuestiones, contribuiría a comprender por qué algunas enfermedades como el cáncer aumentan en número de casos con la edad. “Los tumores se originan principalmente por errores no sólo genéticos, sino también epigenéticos. Así, el riesgo de desarrollar esta enfermedad incrementa con la edad, ya que hay más tiempo para acumular este tipo de errores moleculares o menos capacidad para repararlos”, explica Fernández Fraga.
El riesgo de desarrollar enfermedades epigenéticas asociadas a la edad en individuos jóvenes sería menor porque mecanismos como el que se describe en este trabajo contribuirían a restaurar los patrones normales epigenéticos en el nuevo organismo. “Además sabemos que la inactivación epigenética de genes asociados con el envejecimiento precoz, como en el síndrome de Werner, está asociada al desarrollo de tumores humanos”, indica Manel Esteller.
Para comprobar la existencia del citado mecanismo, los autores estudiaron los patrones de metilación del ADN en generaciones sucesivas de cruces de plantas deficientes de enzimas metiladoras del ADN y plantas normales. Comprobaron que los patrones de metilación normales se iban recuperando paulatinamente gracias a la acción de un tipo especial de ARN de interferencia, dirigido específicamente contra las secuencias de metilación repetitivas.