¿Qué es la epigenética?

La epigenética hace referencia a todos esos cambios genéticos que se producen en el organismo sin necesidad de que se modifique la naturaleza propia de su ADN.

Escrito y verificado por el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Última actualización: 19 diciembre, 2020

La epigenética es un término que hace referencia al estudio de los mecanismos que regulan la expresión de los genes sin una modificación en la secuencia del ADN del individuo. En otras palabras, esta disciplina trata de describir cómo las variables ambientales y extrínsecas modifican el fenotipo.

Antes se creía que el ADN era constante a lo largo de la vida del individuo, es decir, que se expresaba invariablemente a lo largo del tiempo y solo cambiaba mediante mutaciones. Cada vez esta idea se encuentra más desafiada. Si quieres saber más sobre la epigenética y obtener un aprendizaje sobre el mundo de los genes, sigue leyendo.

Terminología inicial

Vemos de interés incluir un pequeño glosario que recoge diversos términos en relación con el ADN y los genes. Te aseguramos que si dedicas un par de minutos a comprender estos conceptos, las líneas venideras te serán mucho más fáciles de interpretar.

El Servicio de Oncología Médica del Hospital Clínico de San Carlos (SEOM) nos muestra los más importantes:

• ADN: el ácido desoxirribonucleico es una biomolécula formada por una doble cadena que contiene la información genética de los seres vivos. Todas las instrucciones para la formación de proteínas del cuerpo están codificadas en el ADN de la célula.
• Bases/nucleótidos: la unidad básica del ADN es el nucleótido, el que se une con otros formando largas cadenas para dar lugar al ADN y el ARN. Cada nucleótido contiene una base nitrogenada que la da nombre: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) y uracilo (U).
• Gen: la unidad de información física básica de la herencia. Los genes están dispuestos, unos tras otros, en unas estructuras denominadas cromosomas. Solo un segmento de cada cromosoma corresponde a un gen concreto.
• Cromosoma: una cadena larga de ADN que contiene información genética. Los cromosomas residen en el núcleo de cada una de las células del organismo.
• Cromatina: las proteínas y otros materiales que conforman los cromosomas junto con el ADN.
• Genotipo: el conjunto de genes y la información genética que conforman a un individuo de cualquier especie.
• Fenotipo: conjunto de caracteres observables que un individuo presenta como resultado de la interacción entre su genotipo y el medio ambiente.
• Exón: región del ADN de un gen que codifica para una parte de la proteína. El exón se encuentra intercalado entre secuencias no codificantes o intrones.
• Intrón: una secuencia no codificadora de ADN que separa dos exones.

La epigenética y el genoma humano

Tal y como indica la Universidad de Granada (UGR), el proyecto genoma humano, impulsado en los años 80 y finalizado en el 2003 reportó una serie de datos sorprendentes en lo que a nuestra genética como especie se refiere. Veamos algunos:

• El genoma humano contiene unos 20 000-25 000 genes. Esto se traduce en unos 3200 millones de pares de bases de ADN.
• La densidad de genes en nuestro genoma es baja, pues solo representan el 1,5 % de toda la información genética. Un 70 % está comprendido en el ADN extragénico y un 30 % relacionado con genes.
• El 75 % del ADN humano se consideraba hasta hace poco ADN basura (intrones). Esto significa que no codifica proteínas.

Es este último concepto el que la epigenética trata de combatir. Tal y como indican fuentes divulgativas, el supuesto ADN basura es fundamental para la regulación de la expresión genética, es decir, cuándo un gen produce una proteína o deja de hacerlo.

El nuevo concepto de cromosoma

Gracias a los nuevos estudios en lo que a la epigenética se refiere, el concepto de cromosoma ha variado en comparación con la idea que antes teníamos de él. Ahora los cromosomas se dividen en 3 capas:

1. Genes codificadores de proteínas: los que se conocen como los únicos depósitos de la herencia.
2. Genes no codificadores: al contrario de lo que se creía, cumplen una función muy importante. Son esenciales para la herencia y para el desarrollo de las enfermedades y dan lugar a cadenas activas de ARN, las que alteran el comportamiento de los genes codificadores.
3. Capa epigenética de la información: es un fenómeno importante para entender el desarrollo, el crecimiento, el envejecimiento y el cáncer, entre otros muchos eventos. No altera la secuencia del ADN como lo haría una mutación, pero sí que induce o inhibe su expresión.

La epigenética: cambios en los genes sin necesidad de mutaciones

La epigenética, según el National Human Genome Research Institute (NIH), es un campo emergente de la ciencia que estudia los cambios hereditarios causados por la activación y desactivación de los genes sin necesidad de variar la secuencia de ADN subyacente al organismo. Esto se puede conseguir mediante diversos mecanismos.

1. Metilación del ADN

Estamos ante un proceso mediante el que, como su propio nombre indica, se añaden grupos metilos a la molécula de ADN. En estos casos la cromatina se condensa, por lo que la información genética se hace inaccesible. A grandes rasgos, los genes que codifican proteínas no se pueden transcribir y estas no se forman.

La metilación del ADN es fundamental para señalar qué genes deben encenderse o apagarse de manera definitiva en ciertos procesos del desarrollo. Esto se lleva a cabo mediante enzimas, de las que algunas se consideran heredables.

2. Modificación de histonas o marcas epigenéticas

Las histonas son las proteínas formadoras de la cromatina antes descrita, junto con el ADN. Las modificaciones covalentes de las histonas se pueden producir por diferentes procesos: fosforilación, metilación, acetilación y otros.

Portales divulgativos nos indican que la premisa es similar al caso anterior. Inhiben o potencian la transcripción de ciertos genes. Estas modificaciones son reversibles, es decir, hay enzimas que se encargan de deshacer estos cambios.

3. Remodelación de la cromatina dependiente de ATP

La cromatina puede ser modificada en un proceso de remodelación dependiente de ATP, una molécula cargada de energía. De forma muy resumida podemos decir que este proceso permite movimientos, deslizamientos y desenrollamientos de la cromatina y de las histonas. Así quedan libres segmentos de ADN que serán transcritos a proteínas.

Uso de la epigenética en medicina

Según portales divulgativos científicos como Euroespes Health, la epigenética puede ser la respuesta ante múltiples patologías, pero debe seguir estudiándose. Aquí te presentamos algunos ejemplos de sus usos clínicos como apunte final:

• Metilación global del ADN: en los procesos cancerígenos y metastásicos se produce una metilación global a niveles más bajos de los esperables. Así pues, el estudio de los niveles de metilación podría arrojar información sobre una patología antes de que se agrave.
• Metilación de genes concretos: algunas enfermedades se caracterizan por la tasa de metilación alterada en algunos genes importantes. Describir estas tasas de metilación atípicas pueden suponer un diagnóstico precoz.
• Expresión génica: la expresión de ciertos genes puede variar en algunas patologías. Aprender sobre epigenética podría traducirse en que, en un futuro, estos cambios podrían revertirse para buscar la recuperación del paciente.

Desde luego, todos estos usos son más que prometedores y, aunque no lo parezca, algunos de los marcadores epigenéticos ya han sido aprobados por la Unión Europea y la Food and Drug Administration de Estados Unidos (FDA) para la detección precoz de ciertos tipos de cáncer. El futuro de la epigenética es brillante.

Como habrás podido comprobar, la epigenética ha llegado para desafiar los dogmas establecidos. En contra de lo que se creía, mucho de este ADN basura parece ser esencial a la hora de activar o inactivar genes, lo que se traduce en patologías y otros eventos fisiológicos.

Por esta razón, el estudio de la epigenética es prometedor en el ámbito de la ciencia. Entender cómo afecta la regulación génica a la expresión fenotípica del individuo puede ser el primer paso para abordar múltiples patologías que no se han podido tratar mediante medios tradicionales.