Nuevos estudios abrieron un enorme campo de investigación sobre todo lo que sucede en torno a los genes. Ya no alcanza con conocer su estructura, sino el modo en el que se expresan.

La biología molecular actual tiene un campo de estudio novedoso y sobre el que todavía hay mucho por aprender: la epigenética. Gracias a los avances técnicos de los últimos veinte años, hoy se puede observar en detalle un fenómeno que se venía presuponiendo, pero sobre el cual no se podían hacer grandes afirmaciones: el ambiente en el que se encuentra un individuo afecta la expresión de sus genes. Esto significa que, a pesar de no haber sufrido mutaciones genéticas, un individuo puede presentar diferencias en su fenotipo.

Esto implica que tal vez, a través de esta vía, se puedan explicar mejor las diferencias entre individuos y la incidencia de enfermedades en ellos.

Norberto Iusem, doctor en Biología e investigador a cargo del Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE) del Conicet, explicó a DEF que “la genética está gobernada por genes que están hechos de ADN. La secuencia de nucleótidos, que son los ladrillos estructurales en el ADN, determina la identidad del gen y su función”. Sin embargo, se probó que a veces hay cambios en los fenotipos -la apariencia de los individuos, gobernada por los genes-, que no dependen del orden de los núcleotidos sino de modificaciones químicas en ellos. La epigenética justamente se ocupa de entender esos cambios.

“Fue una novedad -dijo Iusem-, porque se suponía que la apariencia del individuo estaba definida solo por la secuencia de nucleótidos”.

-¿A qué se refiere cuando habla de apariencia?

-Hay fenotipos visibles y no tan visibles. Cuando hablo de apariencia, hablo de los visibles. El fenotipo depende del genotipo. Clásicamente, el genotipo era la secuencia de nucleótidos en los genes. Pero hay modificaciones químicas en los núcleotidos que hacen variar el nivel de expresión de los genes, esto es, si están activos o no y en qué tejidos están activos o no. La epigenética estudia los cambios químicos en los núcleotidos que resultan en cambios de expresión de los genes. Muchos de los fenotipos dependen del nivel de expresión de los genes, si están activos o no. Sin cambiar la secuencia.

-¿Cuándo se llegó a esto?

-En los últimos veinte años, pero no con el nivel de detalle que se sabe ahora. Hoy en día hay técnicas de biología molecular más sofisticadas, de mayor resolución, que permitieron acercarse al detalle para observar cuáles son esas marcas genéticas.

-¿O sea que podemos tener el mismo código genético, como los gemelos, pero aun así tener una expresión diferente?

-La secuencia es igual, pero si uno mira el detalle ve que marcas químicas en determinados núcleotidos, por ejemplo la citosina, hacen que cambie la expresión de los genes. La marca química es la metilación, la incorporación del grupo metilo. Esto hace que aparezcan epialelos, en vez de alelos.

-¿Cómo afecta la metilación a los genes?

-En general, la ausencia de grupos metilo provoca mayor expresión del gen, porque altera la estructura de la cromatina. Por el contrario, si las citocinas están metiladas provoca silenciamiento del gen. Está el gen dormido.

-¿Esto puede favorecer alguna enfermedad? ¿Qué sucede con el cáncer?

-En el caso del cáncer hay una hipometilación generalizada pero con una hipermetilación localizada en ciertos genes. Esos genes se llaman supresores de tumores. En un funcionamiento normal están inhibiendo la formación de tumores. Regulan el ciclo celular. Si no están esos genes, no hay inhibición y la célula prolifera provocando un tumor.

LAMARCK VIVE

-¿Qué es lo que genera esa alteración química?

-Puede ser un estímulo externo, como un estrés, pero también puede ser a través de un contacto con otro individuo. Sobre todo se da por condiciones ambientales desfavorables. Por ejemplo, en plantas se estudia estrés por falta de agua o por alta temperatura. En el IFIBYNE estudiamos estrés por falta de agua. Eso provoca o la aparición de esas marcas químicas, o la desaparición de las marcas químicas, depende el caso. Lo que se está estudiando ahora activamente es si esa nueva generación de epialelos se puede heredar a la generación siguiente. Si esto sucede, estamos en una situación lamarckiana.

-Entonces, ¿Lamarck tenía razón?

-Ahora Lamarck no está tan mal visto como antes. La ciencia va a cambiando de interpretaciones. Los mecanismos de selección natural siguen siendo válidos, pero la herencia de caracteres adquiridos, existe. Existe en plantas.

-¿Nada más que en plantas?

-Se está estudiando, pero en plantas es más fácil entenderlo, porque las células germinales, las que transmiten la información genética a la generación siguiente, se forman en el estadio adulto. La flor de una planta, que contiene las células germinales, se forma en el estadio adulto. Entonces, si una planta recibe un estímulo externo antes de la floración, ya esas marcas epigenéticas están y la flor nace con esas marcas que se pueden transmitir a la generación siguiente. En cambio, en un animal, incluyendo al ser humano, si el estímulo es recibido, por ejemplo, por células del sistema nervioso y hay cambios epigenéticos, es muy difícil que las células germinales tengan algo que ver.

-¿Por qué?

-Esas marcas epigenéticas no van a viajar a las células germinales, por lo tanto es muy difícil que se transmitan a la generación siguiente. Las células germinales en los animales se forman ya en el embrión, en edad muy temprana.

-¿Eso se está estudiando?

-Sí. No hay estudios convincentes de herencia transgeneracional de marcas epigenéticas. Hay algo en invertebrados. En plantas sí hay, pero a veces dura un par de generaciones y se pierde. Las marcas epigenéticas heredadas no son eternas, porque para heredarse las marcas epigenéticas tienen que llegar a las células germinales de alguna manera. Entonces, o el estímulo es directamente sobre las células germinales, o es en otro tejido del  induviduo, pero tiene que llegar a aquellas células. Esto no está bien estudiado.

MAPA EPIGENÉTICO

-Lo seguro es que no todo se trata solo de los genes.

-Los genes están, pero no hay mutación. Antes, los cambios que uno veía en un carácter, en un fenotipo, eran porque había una mutación. La persona está enferma porque tiene una mutación en este gen, una enfermedad hereditaria. Ahora se entiende que hay cambios sin necesidad de que haya mutaciones necesariamente. Puede haber cambios epigenéticos.

-¿Se pueden revertir las alteraciones químicas?

-Las marcas genéticas son reversibles. Así como se pueden ganar, se pueden perder. En general, si el estímulo cesa, se vuelve a foja cero. Ahora, si se heredan, ya no es necesario el estímulo. Pasan a la generación siguiente. Eso es lo que se ve en plantas.

-Así como se descifró el genoma humano, ¿hay un código epigenético, si es que lo podemos llamar así, por desentrañar?

-No está mal hablar de un código epigenético, porque hay marcas epigenéticas no solamente en los genes sino también en las histonas, que son proteínas que forman la cromatina (el ensamble entre ADN e histonas). El ADN en las células de las plantas y animales está cubierto por proteínas. Ese complejo de ADN y proteínas se llama cromatina. Vine del griego, cromos, que significa color, porque la cromatina es teñible por colorante para la observación microscópica. Hay marcas de metilación, por ejemplo, en hisotonas, y también se llaman marcas epigenéticas. Hay un diálogo entre metilación en ADN y metilación en histonas. El código epigenético todavía está por descifrarse: qué citosinas se tienen que desmetilar y qué histonas se tienen que desmetilar para que eso se manifieste en la expresión del gen. Eso es muy difícil pero está en proceso de ser descifrado. Se llama código de histona.