¿Cuál es la definición de cambios epigenéticos?
Los cambiosepigenéticos influyen en la expresión de los genes a través de los comportamientos y el entorno, y controlan qué genes se "apagan" y "encienden".
Estos cambios epigenéticos suelen ser reversibles y no alteran realmente las secuencias de ADN del organismo, a diferencia de los cambios genéticos normales.
¿Qué causa los cambios epigenéticos?
Hay distintas causas de los cambios epigenéticos y la Figura 1, que se muestra a continuación, recoge algunas de ellas en forma de gráfico.
Envejecimiento
Ejercicio
Dieta
Contaminantes ambientales
Consumo de tabaco
Alcohol
Estrés/salud mental
Salud materna, dieta y tabaquismo durante el embarazo
Clima ambiental
Finanzas
Enfermedades
Medicamentos
Aunque puede llevar tiempo, la mayoría de estos cambios epigenéticos pueden invertirse mediante cambios en el estilo de vida y el entorno. Por ejemplo, comer más sano, hacer más ejercicio y reducir el estrés pueden ayudar a invertir los cambios epigenéticos negativos.
Tres mecanismos para el cambio epigenético
Hay tres ejemplos principales de cambios epigenéticos que pueden alterar la expresión génica. La Fig. 2. que aparece a continuación muestra dos de estos mecanismos.
La metilación del ADN utiliza grupos químicos para unirse a determinados puntos de la cadena de ADN. Estos grupos químicos impiden que las proteínas se unan al ADN para "leerlo". Para eliminar los grupos químicos, se produce la desmetilación . Los genes están "encendidos" durante la desmetilación y "apagados" durante la metilación.
Lasmodificaciones de las histonas son otro ejemplo de cambio epigenético. Dependiendo de lo juntas que estén las histonas, se determina si el gen está "apagado" o "encendido". Las histonas muy juntas impiden que las proteínas se unan al ADN, por lo que mantienen el gen inactivado. Las histonas poco compactas facilitan la unión del ADN a las proteínas, por lo que activan el gen. Se pueden añadir o eliminar grupos químicos para alterar el grado de empaquetamiento de las histonas, activando y desactivando los genes.
Las histonas son un tipo de proteína que el ADN envuelve para condensarse en la cromatina.
Ejemplos de cambios epigenéticos
Ahora, exploremos algunos ejemplos de cambios epigenéticos. Un ejemplo de epigenética es la edad. La epigenética difiere de la edad neonatal a las edades infantil y adulta, concretamente los niveles de metilación del ADN disminuyen con la edad.
Otro ejemplo de epigenética es la especialización celular. Todas las células de tu cuerpo contienen el mismo ADN, pero se "apagarán" y "encenderán" genes diferentes según el tipo de funciones que necesite la célula. Por ejemplo, las células musculares y las células de la piel tienen funciones diferentes, por lo que las células musculares "apagarían" todo lo que no les fuera útil, como los genes utilizados para las células de la piel.
Otro ejemplo de epigenética es que puede ser reversible. Por ejemplo, si alguien fuma, tiene niveles reducidos de metilación del ADN en comparación con alguien que no fuma. Si alguien deja de fumar, tardará un tiempo, pero sus niveles de metilación del ADN volverán a los niveles de alguien que no fuma.
Cambios epigenéticos y cáncer
Los cambios epigenéticos pueden hacer que los organismos sean más susceptibles a las enfermedades. Por ejemplo, algunos gérmenes pueden alterar la epigenética para debilitar a propósito el sistema inmunitario con el fin de mejorar su supervivencia dentro de un organismo.
Además, durante el embarazo, la dieta desempeña un papel importante en la epigenética del niño y puede repercutir en él durante décadas. Por ejemplo, si hay hambruna, hay menos alimentos que comer, lo que puede provocar alteraciones en los niveles de metilación del ADN de distintos genes, que pueden causar posibilidades de enfermedades más adelante en la vida, como cardiopatías o diabetes de tipo II.
Los cambios epigenéticos también pueden conducir al desarrollo de distintos tipos de cáncer.
Las mutaciones en determinados genes pueden aumentar potencialmente el riesgo de cáncer, como una mutación en el gen BRCA1 puede aumentar el riesgo de desarrollar cáncer de mama. En las células cancerosas, aunque ciertos genes tendrán niveles elevados de metilación del ADN, la metilación del ADN es en general inferior a la de las células normales. La epigenética puede utilizarse para detectar cánceres difíciles de encontrar o averiguar el tipo concreto de cáncer que tiene alguien, pero serán necesarias más pruebas para diagnosticar el cáncer.
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Cómo medir los cambios epigenéticos
Hay muchas formas distintas de medir los cambios epigenéticos. Por ejemplo, la metilación del ADN puede medirse utilizando métodos de inmunoprecipitación de la cromatina (Ch IP) o basados en bisulfitos.
Métodos ChIP
Los métodos ChIP utilizan anticuerpos específicos para la metilación con el fin de purificar las regiones metiladas del gen y, a continuación, el ADN se analiza mediante microarrays (ejemplo mostrado en la Fig. 3).
Los microarrays son una herramienta de laboratorio capaz de detectar la expresión de miles de genes a la vez.
Métodos basados en bisulfito
Las muestras de ADN se tratan con bisulfito para evaluar los cambios epigenéticos. En este método, la citosina no metilada se transforma en uracilo, mientras que las bases metiladas permanecen como citosina.
Este método difiere del método ChIP porque sólo puede utilizarse para detectar la metilación sensible a estos métodos basados en el bisulfito. Además, al igual que el método ChIP, la muestra de ADN se analizará mediante microarrays, pero también puede utilizar la secuenciación de próxima generación.
Para el análisis mediante microarrays, la muestra basada en bisulfito se mezcla con una muestra de ADN sin tratar, y la relación de la intensidad de la señal muestra los niveles de metilación en determinadas regiones de la muestra.
Cuando se utiliza la secuenciación de nueva generación, la muestra tratada con bisulfito y la muestra de ADN sin tratar se comparan con ubicaciones de metilación conocidas dentro del gen. Para que esto funcione, el genoma debe ser conocido. La secuenciación de próxima generación es un proceso de tres pasos que permite analizar numerosas muestras a la vez con resultados increíblemente rápidos.
Diferencias entre cambios genéticos y epigenéticos
Existen diferencias entre los cambios genéticos y los epigenéticos. La principal es que los cambios epigenéticos proceden del comportamiento y del entorno, mientras que los cambios genéticos proceden del interior del organismo. Además, los cambios genéticos implican la secuencia de ADN, mientras que los cambios epigenéticos no implican la secuencia de ADN. Los cambios epigenéticos también suelen considerarse reversibles con cambios en el estilo de vida y el entorno, mientras que los cambios genéticos no lo son.
Cambios epigenéticos y herencia
Las células reproductoras contienen normalmente etiquetas epigenéticas que ayudan a determinar los cambios epigenéticos, pero antes de que las células reproductoras puedan reunirse, estas etiquetas deben eliminarse en un proceso conocido como reprogramación para que los embriones puedan crear células especializadas a medida que se desarrollan. Aunque la mayoría de las etiquetas epigenéticas se eliminan, una pequeña cantidad de alrededor del 1% es capaz de colarse en los mamíferos.
Una mujer que fuma durante el embarazo transmitirá cambios epigenéticos a sí misma y a su hijo, y si su hijo es una niña, también habrá cambios en las células reproductoras de su hija.
Un ejemplo de cambio epigenético que puede crear esta madre es que el tabaquismo es capaz de aumentar las hormonas señalizadoras del hambre, lo que puede provocar obesidad en sus hijos y, potencialmente, en sus futuros nietos.
Cambios epigenéticos - Puntos clave
- Los cambios epigenéticos son el impacto en la expresión genética a través de elecciones ambientales y de comportamiento.
- Algunos cambios epigenéticos son la edad, el tabaquismo, la dieta, el ejercicio y el consumo de alcohol.
- Los cambios epigenéticos pueden invertirse dependiendo de lo que los haya causado.
- Algunos cambios epigenéticos pueden heredarse de los padres.
- Puedes medir los cambios epigenéticos utilizando métodos ChIP y métodos basados en bisulfito.
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