Escribir, borrar y leer epigenética

Cuando hablamos sobre “lectores y  genes” la mayoría de personas suele pensar en ribosomas o en ARN polimerasas, ya que estas proteínas se encargan de alguna manera de “leer” la información genética, ya sea para pasarla a ARN a partir de ADN (la ARN polimerasa), o de ARN a proteína (ribosomas). Pero para poder leer el ADN, los lectores deben ser capaces primero de acceder al propio ADN y aquí es donde entra en juego la epigenética y las proteínas efectoras de modificaciones epigenéticas.

La  epigenética consiste en modificaciones en el ADN o en proteínas asociadas al ADN pero no en modificaciones sobre secuencia del ADN en si misma. Estas marcas o modificaciones epigenéticas pueden afectar  la expresión de genes tanto activándolos como inactivándolos.

Antes de continuar es importante hablar un poco de las proteínas asociadas al ADN. Una de estas proteínas son las histonas. Estas proteínas se unen entre si en grupos de 8 formando un complejo llamado nucleosoma. En estos nucleosomas las histonas dejan “libres y expuestos” unos cuantos aminoácidos unidos en linea, llamados: “colas de las histonas”. Pero, ¿para qué sirven los nucleosomas?

El ADN es largo, MUY LARGO, en proporción al tamaño de la célula. Para que este ADN quepa en el núcleo de la célula debe comprimirse y aquí es donde entran los nucleosomas, el ADN se enrolla alrededor de ellos (como un collar de perlas) compactándose lo suficiente para poder entrar en el núcleo, aunque el ADN se comprime aún más doblándose sobre sí mismo ya que sólo con los nucleosomas no seria suficiente.

DNA structure

Como dije anteriormente la epigenética consiste en cambios en el ADN (aunque no en la secuencia) y en proteínas asociadas al ADN, como las histonas.

A lo largo de este texto vamos a centrarnos únicamente en los cambios epigenéticos en  histonas y no en el ADN.

Los cambios que sufren las histonas se producen en su mayoría en la cola de las histonas, allí se pueden añadirse grupos metilo o acetilo (ademas de muchas otras moléculas  distintas)

Pero, ¿quién lleva a cabo  esas modificaciones epigenéticas?

Existen proteínas que se encargan de este proceso y se clasifican generalmente en 3 grupos:

Writers: los writers o escritores son proteínas encargadas de poner (“escribir”) las diferentes marcas epigenéticas en los aminoácidos de las colas de las histonas. Un ejemplo de estos son las HAT (histona acetil tranferasas), como su propio nombre indica estas proteínas colocan grupos acetilo en las lisinas de las colas de las histonas.

Erasers : en este caso las proteínas se encargan de “borrar” las marcas epigenéticas de las histonas. “Borradores” son por ejemplo las HDAC (histona deacetilasa) que se encargan de quitar los grupos acetilo de las lisinas en las colas de las histonas.

Readers: Su función es reconocer que marcas epigenéticas que están escritas, por ejemplo en las colas de las histonas. Los reader son proteínas que contienen bromodominios, estos bromodominios son lectores en si mismos. Tienen una estructura capaz de reconocer si las lisinas de las colas de las histonas tienen o no algún grupo unido, y cuando es  necesario eliminar o colocar una marca epigenética, los readers que reconocen estas marcas se encargan de llevar a los writers o erasers allí donde sean necesarios. Por tanto aquí queda clara la gran importancia de los readers, gracias a ellos se puede reconocer todo tipo de marcas epigenéticas y por tanto modificarlas.

epigenetic effectors

Ademas de las HAT y las HDAC hay otras muchas proteínas con funciones de writer o eraser ya que no siempre se colocan grupos acetilos si no que también se pueden colocar otros  grupos como por ejemplo los grupos metilo, escritos por las metilasas y borrados por las demetilasas.

gene transcription

¿Y para qué sirven todas estas marcas? Como expliqué antes, las marcas epigenéticas afectan al hecho de que un gen pueda ser leído o no y cada marca tendrá un efecto distinto. Las acetilaciones por ejemplo ayudan a activar la expresión de los genes y las deacetilaciones la bloquean. En cuando a las metilaciones pueden ser activadoras o represoras según la lisina especifica sobre la que estén colocadas.

El hecho de que esta modificaciones permitan o no la lectura de un gen se basa en la descompresión del ADN. Imagina que tienes un texto muy pequeño, con las letras muy muy juntas, lógicamente es muy difícil de leer. Lo mismo pasa en el ADN, al estar comprimido es difícil de leer por uno de los lectores mas clásicos de los que hablábamos al principio de este texto, la ARN polimerasa. Cuando un grupo acetilo se une a una histona hace que esta se suelte un poco dejando el ADN más libre, lo que permite a la ARN polimerasa leerlo y por tanto permite la expresión del gen.

El hecho de que un gen se exprese o no, cambia el comportamiento de la célula incluso puede hacer que una célula madre se diferencie a un tipo celular especifico. Queda claro que, como siempre, la epigenética esta en todas partes. Así que ya sabes…no olvides leer las instrucciones.

civil war

 

5 Comentarios

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roqueroque

si no hay cambios en la secuencia , quiere decir entonces que no se heredan los cambios ? este mecanismo de apagado y encendido me imagino que no es azaroso y si no lo es que lo activa ?. felicitaciones Rosario , disfruté leyendo el artículo .

JoséJosé

Lo activa el entorno, entendido entorno en un sentido muy amplio. Es una herramienta de adaptación. Lo que pasa ahora es que el entorno es tan hostil que nos enferma.

roqueroque

José : gracias por tu respuesta , ¿ significa eso que puede ser beneficioso o perjudicial el mecanismo ? y si es así esos beneficios o perjuicios se heredan ? en el caso de que la metilación o acetilación provoque un cáncer , esta persona puede heredar la enfermedad? . aunque como dice que no hay cambios en la secuencia del adn , me inclino por un no .

José María Díaz MínguezJosé María Díaz Mínguez

Creo que en el artículo se confunden procesos epigenéticos con algunos mecanismos de regulación de la expresión génica.
La definición aceptada de epigenética es la de disciplina que se encarga de estudiar los cambios HEREDABLES en la expresión génica que no implican cambios en la secuencia del ADN: por ejemplo, la metilación de la citosina para dar lugar a 5-metil-citosina es una de las modificaciones epigenéticas mejor estudiadas, ya que es heredable y determina cambios en la expresión génica. Por el contrario, la acetilación y desacetilación de histonas determina cambios en la expresión génica, pero no es heredable, por lo que no entraría en la categoría de mecanismo epigenético.

La palabra clave aquí es heredable.

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