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CONTENIDO VERIFICADOAutora: Karolina Karabin, MD, PhD, bióloga molecular, diagnosticadora de laboratorio, consultora de nutrición y estilo de vida

¿Puede la dieta cambiar nuestros genes? ¿Podrían nuestros traumas infantiles afectar a nuestros hijos y nietos? Las respuestas a estas preguntas las puede dar la epigenética, es decir, la ciencia que estudia los llamados modificaciones epigenéticas. Actualmente, las modificaciones epigenéticas se consideran uno de los descubrimientos más importantes de la biología molecular, ya que permitieron comprender la relación entre el fondo genético y los factores ambientales.

La epigenéticaes una rama de la ciencia que estudia los cambios en la expresión génica que no resultan de modificaciones de secuencia en una hebra de ADN. Tales modificaciones se denominan epigenéticas y son un tipo de marcadores moleculares que se agregan a las hebras de ADN mediante enzimas apropiadas, por ejemplo, metiltransferasas.

Por medio de modificaciones epigenéticas, el cuerpo puede controlar el curso de muchos procesos biológicos clave, como el desarrollo de tejidos y órganos individuales en el útero.

El término "epigenética" fue utilizado por primera vez por Waddington en 1942. El prefijo "epi-" proviene de la palabra griega "arriba", que traducido vagamente significa algo que está por encima de la genética clásica.

Epigenética: ¿qué son las modificaciones epigenéticas?

Los marcadores moleculares agregados a una hebra de ADN durante las modificaciones epigenéticas pueden determinar si un gen se expresa o no, actuando como "interruptores" moleculares y "interruptores" que regulan la expresión de genes particulares.

Lo más importante es que este tipo de modificaciones no cambian la estructura de la hebra de ADN, es decir, no son un tipo de mutación genética irreversible, sino algo que sufre cambios dinámicos bajo la influencia de factores ambientales.

Además, los marcadores moleculares apropiados se agregan o eliminan después de cada división celular y duplicación de la cadena de ADN.

Por lo tanto, cada célula tiene su propio patrón característico de marcadores moleculares, que determina su perfil específico de expresión génica. La colección de dichos marcadores moleculares esepigenom .

La modificación epigenética más conocida esla metilación del ADN , que implicauniendo un grupo metilo a la citosina (un compuesto básico que forma parte del ADN).

La modificación epigenética inversa a la metilación esdesmetilación , que consiste en eliminar el grupo metilo de la citosina.

Epigenética - tipos de modificación epigenética

Las modificaciones epigenéticas pueden afectar directamente a la cadena de ADN:

  • Metilación del ADN, es decir, unión de grupos metilo a citosina por medio de ADN metiltransferasas
  • Desmetilación del ADN, es decir, la separación de los grupos metilo de la citosina mediante ADN desmetilasas
  • Además, se realizan modificaciones epigenéticas de proteínas en las que no se enrolla nada de ADN, es decir, histonas:
  • metilación de residuos de lisina y arginina de histonas con histona metiltransferasas
  • desmetilación de residuos de lisina y arginina de histonas con histona desmetilasas
  • acetilación de residuos de histona lisina con histona acetiltransferasas
  • desacetilación de residuos de histona lisina por histona desacetilasa
  • fosforilación de residuos de histona serina por quinasas
  • ubiquitinación de residuos de histona lisina al unir la proteína ubiquitina a las histonas usando las enzimas E1, E2 y E3
  • ribosilación de residuos de histona glutamina y arginina que involucra la unión de nucleótidos de ADP-ribosa usando polimerasa y transferasa

Las modificaciones epigenéticas atípicas son las denominadas moléculas de ARN no codificantes, por ejemplo, microARN (miARN). Son moléculas cortas de ARN monocatenario (compuestos similares al ADN) que pueden regular la expresión génica bloqueando la formación de proteínas.

Epigenética: el papel de las modificaciones epigenéticas

  • expresión genética mejorada
  • silenciar la expresión génica
  • control de la diferenciación celular en el cuerpo
  • desarrollo embrionario
  • regulación del grado de condensación de la cromatina, por ejemplo, inactivación del cromosoma X, gracias a lo cual solo una copia de los genes ligados al sexo está activa en las mujeres.

Un ejemplo interesante del papel de las modificaciones epigenéticas en el desarrollo animal son las abejas. En estos insectos, la reina es la madre de todas las abejas de una colmena, con la consecuencia de que todas tienen la misma secuencia de ADN.

Sin embargo, una colmena está habitada por insectos que se ven y se comportan de manera diferente. Las obreras son más pequeñas que la reina y tienen un temperamento apacible, mientras que los soldados son más grandes y agresivos.

Estas diferencias son causadas por modificaciones epigenéticas que determinan la apariencia y el comportamiento de las abejas adaptándose al papel que juegan en la comunidad de la colmena.

Se observa un mecanismo similar durante el desarrolloanimales fetales, cuando silenciar y mejorar la expresión de genes específicos afecta el destino de una determinada célula madre, ya sea una célula nerviosa del cerebro o una célula epitelial del estómago.

Epigenética - dieta

Las modificaciones epigenéticas ocurren durante la vida fetal y luego pueden sufrir cambios dinámicos a lo largo de la vida bajo la influencia de factores ambientales.

Uno de los factores más importantes que influyen en la forma del epigenoma son los alimentos y sus sustancias bioactivas.

La influencia de la dieta en la modificación epigenética ha sido confirmada en muchos estudios preclínicos y clínicos.

Hay al menos dos mecanismos por los cuales la dieta puede afectar la modificación epigenética, principalmente el proceso de metilación:

  • cambiando la disponibilidad de donantes de metilo como la S-adenosilmetionina (SAM), que se sintetiza en el ciclo de la metionina a partir de varios precursores presentes en los alimentos, como la metionina, la colina y su derivado betaína, el ácido fólico y las vitaminas B2, B6 y B12. Por lo tanto, la disponibilidad reducida de estos compuestos puede resultar en una síntesis reducida de SAM y alteraciones en el proceso de metilación
  • modulando la actividad de enzimas relacionadas con el proceso de metilación (por ejemplo, DNMT metiltransferasa) a través del consumo de polifenoles contenidos en frutas, verduras y especias. Ejemplos de tales compuestos son el resveratrol en el vino tinto, el galato de epigalocatequina (EGCG) en el té verde, la curcumina en el rizoma de la cúrcuma, la genisteína en la soja, el sulforafano en el brócoli, la quercetina en los cítricos y el trigo sarraceno

La influencia de la dieta en el epigenoma en el útero fue documentada por el famoso experimento en ratones de laboratorio "agouti", que se caracterizan por un color de pelaje amarillo y una predisposición a la obesidad, la diabetes y el cáncer.

El color amarillo del pelaje de estos ratones es una especie de indicador de metilación génica insuficiente.

En el experimento, ratones preñados "agouti" fueron alimentados con alimentos con un alto contenido de donantes de metilo, entre otros. ácido fólico y colina

Para sorpresa de los científicos, la descendencia de estos ratones no se parecía a sus padres. El primer rasgo notable fue el cambio en el color del pelaje a marrón, pero lo más sorprendente fue que los ratones perdieron la predisposición a las enfermedades que padecían sus padres.

Resultó que fue una consecuencia de una dieta modificada y la restauración de la metilación adecuada del ADN.

Estas observaciones respaldan el hecho de que el epigenoma puede alterarse a través de la dieta y puede tener consecuencias de gran alcance para la salud.

En el últimoa lo largo de los años, también se ha demostrado un papel importante de la microbiota intestinal en el proceso de modificación epigenética.

Los microorganismos intestinales producen varias sustancias bioactivas, por ejemplo, ácidos grasos de cadena corta, y su cantidad depende de la composición de especies de la microbiota y la calidad de la dieta.

Un alto aporte de productos prebióticos en la dieta, como fibra dietética soluble, por ejemplo, almidón resistente, aumenta la concentración de ácidos grasos de cadena corta, que afectan positivamente el epigenoma de las células epiteliales intestinales.

Epigenética: polimorfismos del gen MTHFR

La eficacia de las modificaciones epigenéticas también puede verse influida por polimorfismos genéticos, es decir, pequeños cambios en el genoma, cuya consecuencia es la presencia de diferentes variantes genéticas en la población humana.

Una de las consecuencias de los polimorfismos genéticos es, entre otras. la respuesta diferente de todos a los nutrientes.

Se estima que entre el 15 y el 30 % de las personas pueden tener una mayor necesidad de donantes de metilo (especialmente ácido fólico) debido a polimorfismos desfavorables del gen MTHFR, que codifica la enzima metilentetrahidrofolato reductasa.

Esta enzima es responsable de convertir el ácido fólico en su forma activa

Las personas con una variante desfavorable del polimorfismo del gen MTHFR tienen una conversión deficiente de la forma inactiva de ácido fólico a su forma activa 5-metiltetrahidrofolato (5-MTHF), por lo que tienen una mayor necesidad de donantes de metilo.

Y aunque los estudios no han confirmado de manera inequívoca que estas personas pueden tener una metilación reducida de la cadena de ADN, en su caso vale la pena prestar atención a un suministro adecuado en la dieta o a la suplementación adicional de donantes de metilo, como ácido fólico o colina.

Epigenética - estrés

Exceso de hormonas del estrés, incl. el cortisol puede afectar las modificaciones epigenéticas en el sistema nervioso y aumentar el riesgo de trastornos psiquiátricos.

Se ha documentado que las personas que padecen trastornos de ansiedad, trastorno de estrés postraumático, trastorno de estrés postraumático y depresión tienen un perfil de modificación epigenética característico (principalmente disminución de la metilación del ADN).

Se cree que desarrollan dicho epigenoma como resultado de experiencias traumáticas infantiles y/o situaciones de estrés crónico.

Este perfil epigenético se mantiene en ellos durante toda su vida y probablemente se transmite a hijos y nietos (conocido como herencia extragénica).

Epigenética - impacto en la salud

Los errores durante las modificaciones epigenéticas, como silenciar la expresión de un gen equivocado, pueden tener graves consecuencias en el funcionamiento deel organismo, por ejemplo, causar cáncer.

Además, cada vez más estudios indican que las modificaciones epigenéticas, además de participar en procesos fisiológicos, pueden participar en el desarrollo de enfermedades como:

  • autismo
  • esquizofrenia
  • depresión
  • enfermedades cardiovasculares
  • enfermedades neurodegenerativas
  • enfermedades autoinmunes
  • alergias

Se busca especialmente la relación entre las modificaciones epigenéticas, la dieta y el riesgo de ciertas enfermedades

Se ha demostrado que se producen modificaciones epigenéticas significativas en el útero, lo que puede tener implicaciones en la edad adulta.

Por lo tanto, lo que come la madre durante el embarazo puede aumentar el riesgo de ciertas enfermedades e incluso afectar a la siguiente generación.

Se ha demostrado que los hijos de madres que quedaron embarazadas durante el invierno de hambre en los Países Bajos de 1944-1945 tenían un mayor riesgo de enfermedad cardiovascular, obesidad y esquizofrenia en comparación con los hijos de madres que no pasaron hambre.

En hijos de madres que padecían hambre se encontró, entre otros, metilación reducida del gen que codifica el factor de crecimiento similar a la insulina 2 (IGF2).

Vale la pena saberlo

Los avances de la epigenética son actualmente objeto de intensas investigaciones en la ciencia de la nutrición. Incluso hay una nueva disciplina que se ocupa de la influencia de los nutrientes en la expresión génica, es decir,nutrigenómica .

Sobre el AutorKarolina Karabin, MD, PhD, bióloga molecular, diagnosticadora de laboratorio, Cambridge Diagnostics PolskaBióloga de profesión, especializada en microbiología, y diagnosticadora de laboratorio con más de 10 años de experiencia en labores de laboratorio. Graduado de la Facultad de Medicina Molecular y miembro de la Sociedad Polaca de Genética Humana Jefe de becas de investigación en el Laboratorio de Diagnóstico Molecular en el Departamento de Hematología, Oncología y Enfermedades Internas de la Universidad Médica de Varsovia. Defendió el título de doctora en ciencias médicas en el campo de la biología médica en la 1ª Facultad de Medicina de la Universidad Médica de Varsovia. Autor de numerosos trabajos científicos y de divulgación científica en el campo del diagnóstico de laboratorio, la biología molecular y la nutrición. Diariamente, como especialista en el campo del diagnóstico de laboratorio, dirige el departamento de contenido de Cambridge Diagnostics Polska y coopera con un equipo de nutricionistas en la CD Dietary Clinic. Comparte su conocimiento práctico sobre diagnóstico y dietoterapia de enfermedades con especialistas en conferencias, sesiones de capacitación y en revistas y sitios web. Está particularmente interesada en la influencia del estilo de vida moderno en los procesos moleculares del cuerpo.

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