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11
noviembre

Enfermedades genéticas multifactoriales: alteraciones en el sistema genómico

 

El genoma –conjunto de todas las instrucciones biológicas que controlan la anatomía y fisiología orgánica- está constituído por ADN (ácido desoxirribonucleico).

La acción del genoma, en muy escasas ocasiones, se realiza de un modo determinista: basta la presencia de un pequeño fragmento concreto de ADN perteneciente a un gen para que su individuo portador manifieste una determinada característica.

Sin embargo, en la mayor parte de las características manifestadas en los individuos –sean estas normales o disfuncionales-  su causa la encontramos en más de uno de esos fragmentos de ADN (en muchos genes) situados, además, en diferentes lugares del genoma.

Muchas enfermedades son provocadas por pequeñas modificaciones en muchos genes. Modificaciones que pueden ser coincidentes en todos, o en algunos de ellos, e incluso con modificaciones en genes distintos entre sí, padeciendo, no obstante, la misma enfermedad.

Esta última observación nos lleva a sospechar que el funcionamiento genómico se asemeja al de un sistema. En un sistema siempre existen interrelaciones cualitativas y/o cuantitativas entre sus componentes. Y no sólo entre ellos, sino que también el sistema puede ser afectado por la cantidad y/o calidad de factores externos que pueden alterar su funcionamiento.

Así, se puede entender que algunas enfermedades a las que se atribuye causa genómica sean clasificadas como multifactoriales y que se haya llegado a ellas por la actuación de  factores tanto externos (inputs al sistema) como internos (fallos del propio sistema de interrelaciones génicas).

Con frecuencia se publican noticias acerca de la localización y descubrimiento de “gen/genes responsable/s de tal o cual enfermedad”. Si profundizamos en la noticia, normalmente leemos que el estudio revela que los cambios de tal gen/genes concreto/s coinciden en un porcentaje significativo de enfermos. Si lo traducimos al lenguaje normal, estas noticias nos sugieren que: una persona que también tenga esos cambios no tiene por qué padecer la enfermedad; y que se puede padecer la enfermedad sin que se tengan esos cambios en los genes.

El genoma como sistema, en su funcionamiento se asemeja a cualquier otro sistema con los que estamos más familiarizados. Por ejemplo, con la encrucijada de líneas del metro de cualquier populosa ciudad, o con el sistema de rutas y vuelos internacionales.

plano_metro_adn_DNA_didactic

Así, podemos acabar volando a Roma desde cualquier punto del globo, con las escalas pertinentes, diferentes en cada caso, independientemente del punto de origen y de la ruta elegida, y de los avatares del propio viaje; o alcanzar una estación de metro cualquiera desde cualquier otro punto de la ciudad. Hasta es posible que muchas de las diferentes rutas desde el mismo o diferentes orígenes acaben haciendo transbordo y coincidiendo en algunos aeropuertos o estaciones comunes. Esto es lo mismo que sucede estadísticamente en muchas personas que, con los mismos genes alterados, no tienen por qué terminar por padecer la misma enferemedad.

Afortunadamente para el caso que nos ocupa, no todos los caminos terminan en Roma.

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6
mayo

La envoltura del ADN: epigenoma

Para comprender qué entendemos por Epigenoma, podemos imaginarnos el genoma como un hilo eléctrico, en que el filamento de cobre (ADN) se encuentra recubierto por una envoltura plástica aislante (Epigenoma). Es una envoltura discontinua; no recubre todos los tramos y su tamaño en cada tramo es diferente. Hay tramos aislantes largos, medianos y cortos (se denominan marcas epigenéticas). El genoma posee unas secciones con envoltura y otros que carecen de ella.

Representación simbólica del ADN - epigenoma

En aquellas que carecen de envoltura, la electricidad está activa (no se puede tocar puesto que “da corriente”), el genoma actúa: los genes se expresan. Y la electricidad no se transmite (genes inactivos) en los tramos donde la envoltura está presente.

Representación esquemática del ADN con marcas epigenéticas - DNA didactic ®

Representación esquemática del ADN con marcas epigenéticas  –  DNA didactic ®

En el caso del genoma, la envoltura se produce por la acción de unos “añadidos químicos” que afectan tanto a determinados componentes químicos del ADN (metilaciones en citosinas), como a la disposición estructural del filamento de ADN (a los nucleosomas que lo acompañan: éstos pueden acetilarse, fosforilarse y sufrir otras acciones químicas en las histonas de que están compuestos). En ambos casos la secuencia de ADN sigue siendo la misma (el genoma no varía), pero sí su actividad. La actividad de los genes, por tanto, se encuentra condicionada por su envoltura.

Se trata de un mecanismo natural de regulación de la actividad de los genes que, en ocasiones (si la envoltura no está en las posiciones que debe) afectan negativamente al individuo provocando enfermedades, incluidas también las neurológicas.

>> Para más información sobre epigenética y enfermedades neurológicas, haz click en este enlace

Los tramos con o sin envoltura pueden modificarse con mayor o menor facilidad: pueden suprimirse, reducirse, ampliarse, formarse otros, cambiar de posición… por alguna acción química –al igual que su formación– que,  normalmente,  se encuentra influída y determinada  por el contexto químico intra ó extra celular. Incluso  sucesos y acontecimientos significativos,  generan marcas epigenéticas de memoria en el genoma de las neuronas que podrían, asímismo,  modificarse.

>> Para una información más detallada sobre modificación de memoria te recomendamos el siguiente enlace: click aquí

El epigenoma añade, pues, un plus de complicación a la actividad de la expresión del ADN del genoma ya que, hasta hace pocos años, pensábamos que dicha actividad genética era competencia exclusiva del genoma.

El epigenoma explica ahora algunos de los enigmas que, hasta ese momento, intrigaban a los genetistas.

Es el caso de  los procesos de diferenciación celular. ¿Cómo dos células -una célula nerviosa y una célula epitelial de un mismo individuo, por ejemplo-  con el mismo ADN pueden ser y hacer cosas tan diferentes?

El epigenoma explica también cómo hermanos gemelos monovitelinos (mismo genoma) sufran  diferentes enfermedades, causadas por diferencias en su estilo de vida.

>> Aquí compartimos este artículo que aborda el tema con mayor profundidad.

También explica la existencia de enfermedades de las que se sospechaba base genética en su origen (mutaciones en el ADN), que nunca fueron encontradas y, también, en muchas otras.

Explica, asimismo, la influencia del “ambiente” en la variabilidad de la expresión genética. La significativa frase extraída de un titular periodístico: <<El ambiente escribe sobre el gen>>, expresa claramente dicha influencia.

El epigenoma, además y desde otro punto de vista, vuelve a reabrir el antiguo debate que se creía totalmente superado entre Lamarckismo y Darwinismo; puesto que se ha comprobado experimentalmente que algunas de las modificaciones epigenéticas del ADN pueden ser muy persistentes y transmitirse entre generaciones.

>> La epigenética reivindica a Lamarck en el siguiente enlace

Otras, sin embargo, pueden ser modificadas  con relativa facilidad. Así, por ejemplo, los embriones tempranos “personalizan” muchas  modificaciones epigenéticas, heredadas  del ADN del óvulo y del espermatozoide, cambiándolas “a su gusto”.

El epigenoma abre así un nuevo campo de  conocimiento, al menos para tenerlo en cuenta en el ámbito de la enseñanza media y en el del conocimiento científico popular. Y, más aún, cuando todavía no se ha  profundizado suficientemente en el anterior: el del genoma. Vamos atrasados, aunque se avanza.

dna_ladder

Genoma y epigenoma. Genómica y Epigenómica… “El Yo y sus circunstancias”, que diría el filósofo.

 

La revista digital  que edita la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular (SEBBM) en su número de Marzo de 2014 ha dedicado sus contenidos monográficos al tema Epigenético.

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