Después de la aparición de organismos unicelulares hace unos miles de millones de años, la naturaleza comenzó a experimentar cómo diversificar la función génica sin cambiar la secuencia del ADN, de modo que la impresión azul permanezca conservada, pero permite que los productos génicos tengan diferentes funciones.A medida que los organismos multicelulares evolucionaron, este proceso de mantenimiento y función fue proporcionado por mecanismos llamados "epigenética". La epigenética permite que los genes funcionen de manera diferente al agregar 'etiquetas' químicas al ADN o a las proteínas que lo rodean. Estudios recientes sugieren que en másdesarrollaron eucariotas los cambios en la proteína que ayudan a que el ADN se pliegue para regular la cantidad de 'etiqueta' química que se unirá al ADN y viceversa.
Un nuevo estudio publicado por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Boston en la revista de Genética y epigenética , proporciona un análisis comparativo de la evolución de los mecanismos epigenéticos de procariotas bacterias a eucariotas simples multicelulares a eucariotas más complejos humanos. Las bacterias evolucionaron hace miles de millones de años, e incluso en esa etapa temprana, la naturaleza comenzóEl proceso de permitir que el ADN bacteriano realice diferentes funciones sin cambiar el orden en que se organiza el ADN. Esto se logró mediante la adición de una 'etiqueta' química a una de las subunidades del ADN. El grupo de átomos que se une puede variar según elorganismo. Esta simple modificación es importante para la supervivencia bacteriana y permite que las bacterias combatan las infecciones. Sin embargo, es sorprendente que el sitio de unión de la 'etiqueta' se haya desplazado a una subunidad diferente en el ADN a medida que se desarrollaban los eucariotas. Los virus también aprendieron cómo usar esto ""etiquetar" el proceso a su favor. El virus VIH, que causa el SIDA, se esconde del sistema inmune de un individuo al eliminar una "etiqueta" particular de las proteínas que pliegan el ADN.
Según el autor correspondiente, Sibaji Sarkar, PhD, instructor de medicina en BUSM, es intrigante observar cómo la naturaleza cambió el sitio de adición de "etiquetas" de bacterias a mamíferos ". La adición de proteínas de" etiquetado "que están involucradas en el plegamientoEl ADN en eucariotas proporcionó otra dimensión ", explica.
Agrega: "Si observamos de cerca el proceso de regeneración en algunos eucariotas, incluido el pez cebra, cuando se corta una porción, está claro que el acervo genético presente en el ADN proporciona el proceso de curación necesario para regenerar la sección delorganismo. Podemos obtener un gran conocimiento para comprender cómo las células madre pueden convertirse en tantos tipos de órganos al estudiar este proceso ". Parece que los mecanismos epigenéticos regulan este proceso. El evento más sorprendente que describe este tipo de formación multifacética de órganos y tejidos a partir deuna célula huevo fertilizado es la embriogénesis.
Cuando los mamíferos se reproducen, las secuencias de ADN que se heredan no se pueden alterar, pero desde el momento en que el espermatozoide fertiliza el óvulo, cada paso continúa de acuerdo con un conjunto de reglas hasta que los tejidos y los órganos se diferencian. Se utilizan diferentes conjuntos de genespara cada paso del desarrollo. Por ejemplo, las 'etiquetas' en el huevo se borran después de la fertilización y luego se reescriben. Las proteínas que reescriben este proceso se rigen por las mismas proteínas que pliegan el ADN en el huevo de la madre. Es razonable, por lo tanto, creer que las características de las proteínas de plegamiento de la madre pueden determinar qué tipo de 'etiqueta' tendrá lugar en el ADN de su descendencia. Se sabe que las alteraciones epigenéticas del 'etiquetado' están reguladas por los efectos ambientales. Los autores sugieren que los factores ambientales ypor lo tanto, el estilo de vida de la madre afectará el "marcado" del ADN de la descendencia, que determinará cómo se utilizarán los genes de la descendencia. Curiosamente, los cambios epigenéticos también tienen lugar a lo largo de la vidadependiendo del estilo de vida de la persona.
Este artículo incluye la descripción de cambios epigenéticos alterados que pueden conducir a muchos tipos de enfermedades, incluyendo síndrome metabólico, enfermedad cardiovascular, enfermedades autoinmunes, trastornos neurológicos, envejecimiento y cáncer.
Los autores propusieron otra hipótesis que podría explicar cómo las células cancerosas aumentan el número de copias de genes promotores de tumores y disminuyen o eliminan los genes inhibidores de tumores. Sarkar agregó: "Las células cancerosas posiblemente secuestran un mecanismo operativo en las células normales que proporciona la forma en que el ADN etiquetado con metilono se etiquetará cortando el ADN en el sitio de la etiqueta y reparándolo. Es una idea interesante que necesita ser probada ".
El proceso epigenético de 'etiquetado' que utilizan los organismos vivos desde las bacterias hasta los humanos es una mina de oro para comprender las funciones normales de las células y determinar dónde, cuándo y cómo estos pasos se desvían del comportamiento normal para causar enfermedades, unproceso que todavía no se entiende bien.
Los coautores de BUSM en el estudio incluyen: Amber Willbanks, Meghan Leary, Molly Greenshields, Camila Tyminski, Karolina Lapinska y Kathryn Haskins. Sarah Heerboth es de la Escuela de Medicina Vanderbilt.
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Materiales proporcionados por Centro médico de la Universidad de Boston . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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