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Reportaje

BDebate Epigenètica

Sinopsis B·Debate - ADN y epigenética: un genoma para controlarlos a todos

La información genética se aloja en el ADN como un libro de instrucciones dificil de leer. Las mismas letras aparecen en libros tan diferentes como una célula de la piel, una del hígado, una del corazón. ¿Qué distingue las historias que cuentan? La epigenética, la relación de las letras con sus lectores.

28.01.2016

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La epigenética se define como cualquier variación biológica heredable que surge independientemente de la secuencia de ADN. A grandes rasgos engloba tres bloques: las modificaciones de las histonas (proteínas que enrollan el genoma de forma más o menos compacta); a metilación del ADN (pequeña marca añadida a una de sus letras que condiciona su lectura), y los llamados ácido ribonucleico (ARNs) no codificantes: todos aquellos ARNs que no sirven para fabricar proteínas y que proceden del llamado genoma oscuro o ADN basura, el 98% de la secuencia genética hasta hace nada despreciada con equivocada anticipación.

Todos estos mecanismos permiten que a partir de una sola célula aparezcan neuronas, huesos y linfocitos. Y su importancia hace que fallos en la maquinaria propicien tumores o incluso casos de autismo. Al ser heredables, si se producen cambios en la células sexuales algunos de ellos puedan pasar a los descendientes.

Para discutir parte de los nuevos avances algunos de los mejores expertos internacionales se reunieron en B·Debate, una iniciativa de Biocat y de la Obra Social “la Caixa” para promover el debate científico.

Las principales conclusiones del debate son:

  • Solo el 2% del genoma son genes. El restante 98% se conocía como ADN basura u oscuro. Despreciar este 98% era un error, ya que gran parte funciona regulando cómo se comportan ese otro 2%
  • El ADN oscuro es una de las claves de la epigenética, los cambios heredables que no dependen de la secuencia de ADN, y que actúa regulando la actividad de los genes
  • La epigenética permite que se formen células y órganos diferentes a partir de un mismo ADN. Alteraciones epigenéticas se han relacionado con enfermedades tan dispares como el cáncer o el autismo, y se investigan posibles terapias para revertirlas
  • La epigenética puede ser modificada por el ambiente, y algunos de estos cambios parece que pueden heredarse por los descendientes

 

La epigenética: el genoma oscuro y más allá

“Hasta hace poco había una visión dogmática que establecía una relación muy simple: un gen igual a una proteína”, comenta Luciano Di Croce, profesor ICREA, jefe de grupo en el Centro de Regulación Genómica de Barcelona y líder científico del B·Debate. “Eso hacía muy fácil la investigación, porque nos podíamos centrar únicamente en el 2% del genoma que contiene los genes y desechar el restante 98%. Pero estábamos equivocados”, asegura.

Aunque hacía tiempo que se sospechaba el error, en el año 2012 un gran consorcio internacional puso patas arriba el dogma. El proyecto Encode (Enciclopedia de Elementos del ADN) estableció que al menos el 80% del ADN tiene alguna función biológica. Aunque no quedaba claro qué se entendía por función algo sí resultaba evidente: la inmensa mayoría del genoma estaba activo.

Gran parte de esta actividad tenía que ver con la transcripción del ADN. En general, las instrucciones del genoma tienen que ver con la fabricación de proteínas: las letras del ADN, al leerse, sirven de molde para que se forme ARN, y este hace de nuevo molde   (como unas muñecas rusas) para que se construyan las proteínas, los ladrillos de la célula. Esa parte solo supone el 2% del libro: son los genes. Casi todo el resto del ADN también se lee en forma de ARN, aunque este no dé lugar a proteínas: son los llamados ARN no codificantes. Y ahora se sabe que gran parte de ellos permiten regular la expresión (la lectura) de los genes.

Esta es una de las patas de la epigenética, definida como el conjunto de cambios heredables que no dependen estrictamente de la secuencia de ADN, y que actúa básicamente controlando cómo trabajan los genes, encendiéndolos y apagándolos. Pero hay al menos otras dos patas, y tienen que ver con las histonas, las proteínas sobre las que

se enrolla el genoma, y con la metilación del ADN, pequeñas marcas sobre algunas de sus letras.

El genoma no debe considerarse como un libro lineal, sino como un desplegable en tres dimensiones. Para poder leer sus partes (o para encriptarlas, que a veces es tan importante como descifrarlas) la maquinaria de la célula tiene que poder llegar a ellas, y eso depende de cómo esté de desplegado. Modificando las histonas (añadiendo o quitando marcas químicas) se hará más laxo o constreñido. Metilando algunas de las letras C (las citosinas) generalmente se compactará para evitar ser leído.

Esto permite que, a pesar de que sus genes sean exactamente los mismos, una neurona sea una neurona y un hepatocito un hepatocito.

Puede parecer sencillo, pero toda una orquesta debe coordinarse para que nuestros dos brazos aparezcan donde aparecen, a ambos lados bajo el cuello, o para que tengamos dos piernas simétricas. Y que todo ello suceda a partir de una sola célula tras la unión del óvulo y el espermatozoide.

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“Más del 80% del ADN se transcribe (se lee) a ARN no codificante”, asegura Tony Kouzarides, profesor de Biología del Cáncer en la Universidad de Cambridge. “Y prácticamente la mitad de ese ADN son retrovirus insertados en el genoma en algún momento de la evolución”, añade Simon J. Elsäser, del Instituto Karolinska en Estocolmo.

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Las teorías de Darwin afirman que la evolución sucede por mutaciones en el ADN que pasan a la descendencia, mutaciones consecuencia del azar en las que poco o nada cuenta el ambiente. Su contemporáneo y desprestigiado Lamarck sostenía algo diferente y la epigenética abre la puerta a darle algo de razón.

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