O que é epigenética?

Epigenética refere-se a todas as alterações genéticas que ocorrem no organismo sem a necessidade de modificar a própria natureza de seu DNA.

Escrito e verificado por el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Última atualização: 17 junho, 2023

Epigenética é um termo que se refere ao estudo dos mecanismos que regulam a expressão gênica sem alteração na sequência de DNA do indivíduo. Em outras palavras, esta disciplina tenta descrever como as variáveis ambientais e extrínsecas modificam o fenótipo.

Anteriormente, acreditava-se que o DNA era constante ao longo da vida de um indivíduo, ou seja, que se expressava invariavelmente ao longo do tempo e só se alterava por mutação. Essa ideia é cada vez mais contestada. Se você quer saber mais sobre epigenética e aprender sobre o mundo dos genes, continue lendo.

Terminologia inicial

Achamos interessante incluir um pequeno glossário que inclui vários termos relacionados a DNA e genes. Garantimos que, se você gastar alguns minutos para entender esses conceitos, as próximas linhas serão muito mais fáceis de interpretar.

O Serviço de Oncologia Médica do Hospital Clínico de San Carlos (SEOM) nos mostra o mais importante:

• DNA: o ácido desoxirribonucléico é uma biomolécula formada por uma cadeia dupla que contém a informação genética dos seres vivos. Todas as instruções para construir proteínas no corpo estão codificadas no DNA da célula.
• Bases/nucleotídeos: a unidade básica do DNA é o nucleotídeo, que se une a outros formando longas cadeias para dar origem ao DNA e ao RNA. Cada nucleótido contém uma base azotada que lhe dá o nome: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) e uracilo (U).
• Gene: a unidade básica de informação física da hereditariedade. Os genes são arranjados, um após o outro, em estruturas chamadas cromossomos. Apenas um segmento de cada cromossomo corresponde a um gene específico.
• Cromossomo: Uma longa fita de DNA que contém informação genética. Os cromossomos residem no núcleo de cada uma das células do corpo.
• Cromatina: As proteínas e outros materiais que compõem os cromossomos junto com o DNA.
• Genótipo: O conjunto de genes e informações genéticas que compõem um indivíduo de qualquer espécie.
• Fenótipo: conjunto de caracteres observáveis que um indivíduo apresenta como resultado da interação entre seu genótipo e o ambiente.
• Éxon: região do DNA de um gene que codifica uma parte da proteína. O éxon é colocado entre sequências não codificantes ou íntrons.
• Íntron: uma sequência não codificante de DNA que separa dois éxons.

Epigenética e o genoma humano

Conforme indicado pela Universidade de Granada (UGR), o projeto genoma humano, lançado na década de 1980 e concluído em 2003, apresentou uma série de dados surpreendentes sobre nossa genética como espécie. Vejamos alguns:

• O genoma humano contém cerca de 20.000-25.000 genes. Isso se traduz em cerca de 3,2 bilhões de pares de bases de DNA.
• A densidade de genes em nosso genoma é baixa, pois representam apenas 1,5% de toda a informação genética. 70% é composto por DNA extragênico e 30% relacionado a genes.
• Até recentemente, 75% do DNA humano era considerado DNA lixo (íntrons). Isso significa que ele não codifica proteínas.

É este último conceito que a epigenética tenta combater. Como indicam fontes relatadas, o suposto DNA lixo é essencial para a regulação da expressão gênica, ou seja, quando um gene produz uma proteína ou deixa de fazê-lo.

O novo conceito de cromossomo

Graças a novos estudos em termos de epigenética, o conceito de cromossomo mudou em relação à ideia que tínhamos anteriormente. Agora os cromossomos são divididos em 3 camadas:

1. Genes codificadores de proteínas: conhecidos como os únicos repositórios da hereditariedade.
2. Genes não codificantes: ao contrário do que se acreditava, eles desempenham um papel muito importante. Eles são essenciais para a hereditariedade e para o desenvolvimento de doenças e dão origem a cadeias ativas de RNA, que alteram o comportamento dos genes codificadores.
3. Camada epigenética de informação: é um fenômeno importante para entender o desenvolvimento, o crescimento, o envelhecimento e o câncer, entre muitos outros eventos. Não altera a sequência de DNA como faria uma mutação, mas induz ou inibe sua expressão.

Epigenética: alterações nos genes sem a necessidade de mutações

A epigenética, de acordo com o Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano (NIH), é um campo emergente da ciência que estuda mudanças hereditárias causadas pela ativação e desativação de genes sem alterar a sequência de DNA subjacente do organismo. Isto pode ser conseguido através de vários mecanismos. Por exemplo:

1. Metilação do DNA

Este é um processo pelo qual, como o próprio nome sugere, grupos metil são adicionados à molécula de DNA. Nesses casos, a cromatina se condensa, tornando a informação genética inacessível. A grosso modo, os genes que codificam as proteínas não podem ser transcritos e as proteínas não são formadas.

A metilação do DNA é essencial para sinalizar quais genes devem ser ativados ou desativados definitivamente em certos processos de desenvolvimento. Isso é feito por enzimas, algumas das quais são consideradas hereditárias.

2. Modificação de histonas ou marcas epigenéticas

As histonas são as proteínas formadoras de cromatina descritas acima, juntamente com o DNA. As modificações covalentes das histonas podem ser produzidas por diferentes processos: fosforilação, metilação, acetilação e outros.

Portais informativos indicam que a premissa é semelhante ao caso anterior. Elas inibem ou aumentam a transcrição de certos genes. Essas modificações são reversíveis, ou seja, existem enzimas que são responsáveis por desfazer essas alterações.

3. Remodelação da cromatina dependente de ATP

A cromatina pode ser modificada em um processo de remodelação dependente do ATP, uma molécula carregada de energia. De forma bem resumida podemos dizer que esse processo permite movimentos, deslizamentos e desenrolamentos da cromatina e das histonas. Assim, ficam livres segmentos de DNA que serão transcritos em proteínas.

Uso da epigenética na medicina

Segundo portais de informação científica como o Euroespes Health, a epigenética pode ser a resposta para múltiplas patologias, mas deve continuar a ser estudada. Aqui estão alguns exemplos de seus usos clínicos:

• Metilação global do DNA: no câncer e nos processos metastáticos, a metilação global ocorre em níveis abaixo do esperado. Assim, o estudo dos níveis de metilação pode lançar informações sobre uma patologia antes que se agrave.
• Metilação de genes individuais: Algumas doenças são caracterizadas pela taxa alterada de metilação em alguns genes importantes. Descrever essas taxas de metilação atípicas pode levar a um diagnóstico precoce.
• Expressão gênica: a expressão de certos genes pode variar em algumas patologias. Aprender sobre epigenética pode significar que, no futuro, essas mudanças podem ser revertidas para buscar a recuperação do paciente.

Claro, todos esses usos são mais do que promissores e, embora possa não parecer, alguns dos marcadores epigenéticos já foram aprovados pela União Européia e pela Food and Drug Administration (FDA) dos Estados Unidos para a detecção precoce de certos tipos de câncer. O futuro da epigenética é brilhante.

Como você deve ter visto, a epigenética veio para desafiar os dogmas estabelecidos. Ao contrário do que se acreditava, muito desse DNA lixo parece ser essencial na hora de ativar ou inativar genes, o que se traduz em patologias e outros eventos fisiológicos.

Por esta razão, o estudo da epigenética é promissor no campo da ciência. Compreender como a regulação gênica afeta a expressão fenotípica do indivíduo pode ser o primeiro passo para abordar múltiplas patologias que não puderam ser tratadas pelos meios tradicionais.