Curiosidades del Profesor Francho de Fortanete

Profesor Francho de Fortanete

Epigenética


Hacía mucho tiempo que quería tratar este tema, pero la dificultad que suponía para mí escribir de manera sencilla sobre algo tan complejo me impedía hacerlo. Hasta que cayó en mis manos un librito editado por el CSIC y Catarata, La epigenética, escrito por el investigador de ese organismo y gran divulgador Carlos Romá. No pudiendo igualar su logrado didactismo, decidí comentar el libro.

Romá nos explica que el primer uso moderno del término epigenética se debe al embriólogo C. H. Waddington, en los años sesenta del siglo pasado. Se refería con él a la interacción que postulaba entre la actividad de los genes y la influencia de factores externos a las células que los contienen. Waddington creía que debía existir algo más que los efectos de los genes para producir la variabilidad y la gran diversidad de adaptaciones en las poblaciones. Consideraba que, en el desarrollo, las células debían modificar su programa genético si tenían que diferenciarse unas de otras y anticipaba que las células vecinas o el ambiente en que se estuviese desarrollando el embrión podían afectar la forma en que una célula utilizaba sus genes.

Hoy en día, lo que se entiende por epigenética está relacionado con las intuiciones del ilustre embriólogo. Dado que es un campo reciente, disponemos de varias definiciones no completamente coincidentes. Romá nos ofrece una a título de ejemplo, la del Roadmap Epigenetics Project del NIH de los EEUU: “los cambios heredables en la expresión y actividad génica, así como las alteraciones estables y a largo plazo, no necesariamente heredables, en el potencial transcripcional de una célula.”(Transcripcional hace referencia a la copia del ADN en ARN mensajero).

Como es habitual (y acertado, naturalmente), Romá considera las moléculas de ADN como portadoras de la información necesaria para la construcción y el funcionamiento, reproducción incluida, de las células. Compara el genoma con un inmenso catálogo de materiales, herramientas y máquinas que han de realizar tanto la construcción y la reparación como todas las actividades celulares. Esos materiales, herramientas y máquinas son las proteínas. El catálogo completo está siempre en cada célula, pero sólo se llega a leer, en cada momento y en cada tipo celular, una parte de lo que contiene. Algunos genes se están traduciendo a proteínas constantemente en todos los tipos celulares, mientras que otros sólo lo hacen en algunos. Otros sólo se leen en determinados momentos. Otros, sólo en cierta situaciones de emergencia...

La epigenética trata de desentrañar los mecanismos que producen esas diferencias en la expresión génica. Por ahora, se han descubierto y estudiado tres tipos de esos mecanismos: la metilación del ADN, el que depende de las histonas y el que lo hace de ARN no codificantes.

La metilación del ADN, consistente en la unión de grupos metilo a las citosinas, especialmente en la regiones donde abunda el tándem citosina-guanina, afecta la unión al ADN de la ARN polimerasa. Este enzima se encarga de leer la secuencia del ADN y copiarla en un ARN mensajero. La metilación del ADN, en consecuencia, impide la expresión del gen correspondiente ya en el primer paso. Siguiendo con el símil del catálogo, la metilación es una manera de señalar las partes del mismo que no hay que leer. La actividad de los enzimas que producen la metilación es inducida por señales procedentes del ambiente intra o extracelular, incluso, al parecer, del ambiente extraorganísmico. El patrón de metilaciones se transmite a las células hijas. Al parecer, parte de ese patrón puede transmitirse de padres a hijos, por lo que se conjetura que, si dicho patrón cambia con los hábitos o el entorno de los individuos, dichos individuos podrían legar los cambios a sus hijos. Hay enzimas con actividad contraria que pueden desmetilar el ADN. Actúan, por ejemplo, al formarse el zigoto, momento en el cual se desmetilan la mayor parte de los genes.

Durante mucho tiempo se creyó que la función de las proteínas conocidas como histonas era solamente estructural. Su primer papel conocido fue la estabilización del ADN por compactación. Cuatro pares de histonas diferentes constituyen un octámero que recuerda una rueda acanalada a la cual se enrolla el ADN. Esto se debe a que en la superficie del octámero hay aminoácidos electropositivos a los cuales se une el ADN por la electronegatividad de sus grupos fosfato. De las estructuras histona-ADN, llamadas nucleosomas, sobresalen “hilos” con aminoácidos que pueden ser modificados químicamente por metilación o por acetilación. La metilación (o la acetilación) y la desmetilación (o desacetilación) resultan en una mayor compactación o descompactación de los nucleosomas, ocultando o exponiendo genes e impidiendo o facilitando, en consecuencia, su expresión. Otras moléculas y no sólo grupos metilo o acetilo pueden unirse a determinados aminoácidos de las histonas. Estas y otras modificaciones relacionadas han llevado a hablar de un código de las histonas añadido al genético.

El tercer mecanismo depende de ARN. Se trata de moléculas de este ácido nucleico que no tienen función directa ni en la transcripción ni en la traducción de los genes, aunque, naturalmente, son copias de genes o partes de ellas, y que tienen una amplia gama de longitudes. Se les llama ARN no codificantes. No actúan todos de la misma forma. Algunos se unen a partes de genes gracias a la complementariedad de parte de sus secuencias, bloqueando la transcripción. Uno de estos ARN es, precisamente, el que anula un cromosoma X de los dos que tienen las hembras.

Otros ARN no codificantes se unen por una parte a una secuencia de ADN y por otra, a una maquinaria proteínica. Otros no impiden la transcripción, sino la traducción, fragmentando el ARN mensajero.

Romá es muy prudente, demasiado prudente a mi parecer, cuando pasa del nivel celular al organísmico. Esa prudencia tal vez se deba a que su especialidad es la biología molecular, pero creo que sobre todo se debe a que, al socaire de la epigenética, han aparecido multitud de chiflados deseosos de resucitar el lamarquismo (“herencia de los caracteres adquiridos”) y, aún peor, estafadores que prometen curar el cáncer y otras enfermedades hoy incurables promoviendo paparruchas como el “pensamiento positivo”, la “asertividad”, la “autoestima” y otras del mismo jaez.

Encuentro a faltar en el libro que, siendo los hallazgos de la epigenética, a mi modo de ver, fundamentales para la comprensión de la interacción entre genotipo y ambiente en la construcción del fenotipo, Romá no haya tratado la cuestión. Durante mucho tiempo, los biólogos han hablado de esa interacción, pero los mecanismos quedaban en una caja negra. Con la epigenética, a mi entender, se ha encontrado la llave de esa caja y ya podemos hurgar en su interior.