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11 de junio de 2015

El ADN borra su "disco duro" en cada generación

Los genes están regulados por la epigenética, que indica cómo deben leerse. Ahora han descubierto cómo se borran algunas de estas instrucciones para originar nuevas células en el embrión.


No hay dos personas que saquen las mismas conclusiones al leer un mismo libro. Aunque las palabras sean objetivamente las mismas, cada una interpreta esas frases de acuerdo con sus recuerdos y su forma de pensar. Pues con los genes pasa algo parecido. Y es que, aunque casi todas las células de una persona compartan las mismas instrucciones genéticas, hay una enorme variedad de tipos celulares (desde las células musculares a las células del hígado) que se diferencian precisamente en el modo de leer las secuencias de los genes.
En realidad, en vez de recuerdos y opiniones, las células leen una cosa u otra en función de la epigenética, un conjunto de etiquetas del ADN y de mecanismos de regulación que encienden y apagan genes. Así por ejemplo, las células del riñón no leen la información necesaria para las células de los huesos. Esto es especialmente importante y complejo durante el desarrollo embrionario, un proceso en el que se pasa de una célula (el zigoto), que está «poco regulada», a un organismo compuesto por muchos tipos celulares y por ello mucho más jerarquizado y regulado. Este martes, un grupo de investigadores de laUniversidad de Cambridge ha dado un paso más en la comprensión de este proceso, al haber descrito con exactitud cómo en un momento dado algunas células del embrión se resetean y pierden sus marcas epigenéticas. El estudio, publicado en la revista «Cell», describe cómo se reprograman las células germinales primordiales del embrión, que son aquellas que en adulto permitirán generar espermatozoides y óvulos, y además sugiere que algunas zonas del ADN no se resetean para evitar que algunas secuencias dañen al organismo y produzcan enfermedades.
«La información epigenética es importante para regular los genes, pero cualquier metilación incorrecta (este es uno de los mecanismos de control) puede ser perjudicial si pasa a la descendencia. Por eso, la información debe ser reseteada en cada generación antes de que se desarrolle el zigoto. Es como borrar el disco duro antes de añadir nuevos datos», ha explicado Azim Surani, uno de los participantes en el estudio.
En este sentido, los investigadores creen que las células germinales primordiales (las que luego originan los gametos en los adultos) son reprogramadas entre las semanas dos y nueve del desarrollo embrionario. Según han descrito, durante ese proceso una red de genes actúa para resetear los patrones de metilación del ADN. Esto es importante, porque permite entender cómo funciona un proceso crucial en la regulación de los genes y por lo tanto en el funcionamiento de las células.

El ADN olvida

Esto se sabía desde hace tiempo, pero ahora se ha propuesto un mecanismo que podría permitir entender el panorama global. Así,cuando se produce la fecundación, la célula resulsante sufre unreseteo de su epigenoma y adquiere la capacidad de convertirse en cualquier otra célula. A medida que se desarrolla, «el desarrollo es por definición epigenética», tal como se afirma en este artículo de revisiónsobre el tema, las células van diferenciándose y adquiriendo su propio código epigenético. Pero a partir de un momento dado, algunas de ellas se vuelven a resetear para en el futuro permitir que el nuevo individuo produzca espermatozoides y óvulos. Y todo ello tratando de silenciar algunos genes que podrían ser perjudiciales.

Esposas para evitar peligros

Pero ahora, los investigadores han encontrado que el cinco por ciento del ADN de las células primordiales no se reseteaba y que permanecían con sus esposas epigenéticas, como si fuera importante que pasaran de una generación a otra sin sufrir cambios: «Nuestro estudio nos ha dado una fuente de regiones candidatas donde la información epigenética no solo se pasa a la siguiente generación, sino también a las siguientes», ha explicado Walfred Tang, el director de la investigación. Curiosamente, al analizarlas, encontraron que estas secuencias de ADN estaban asociadas a importantes genes neuronales y a fenómenos como la esquizofrenia, los desórdenes metabólicos y la obesidad.
Los investigadores sospechan que si una pequeña parte de los genes de las células germinales primordiales no sufren su reseteo epigenético es por algún motivo. Opinan que quizás ocurra porque estén silenciando a secuencias de ADN que al liberarse de sus esposas podrían tener efectos negativos sobre el organismo.

ADN basura

De hecho, después de secuenciar el genoma y analizar sus metilaciones en embriones humanos, los investigadores encontraron que una buena parte de estas regiones que no se resetean se corresponden con el ADN más misterioso: se le suele llamar ADN basura o estructural, y proviene del ataque de virus que en el pasado infectaron al ser humano y que consiguieron introducir sus genes en nuestro genoma.
Este mal llamado ADN basura comprende la mitad de todo el genoma humano y tiene un importante papel en la epigenética y en el patrón de regulación de los genes. Puede actuar como un motor de la evolución y tener efectos beneficiosos (algunos de los genes que activan el desarrollo de la placenta provienen de invasores microbianos), pero también negativos, ya que este ADN basura puede interferir en el funcionamiento de los genes. Por ello mismo, resulta crucial seguir investigándolo.
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