En los últimos años se ha ido acumulando evidencia de que nuestra dieta, nuestros hábitos o experiencias traumáticas pueden tener consecuencias para la salud de nuestros hijos, e incluso de nuestros nietos. La explicación que más ha ganado la forma en que esto ocurre es la llamada 'Herencia epigenética ": patrones de" marcas "químicas en nuestro ADN o alrededor de las cuales se supone que se transmiten de generación en generación. Pero una nueva investigación de la Universidad de Cambridge sugiere que este mecanismo de herencia no genética probablemente sea muy raro.
Un segundo estudio, también de Cambridge, sugiere, sin embargo, que una forma de transmitir los efectos ambientales puede ser a través de moléculas producidas a partir del ADN conocido como ARN que se encuentran en el esperma de un padre.
El mecanismo por el cual heredamos características innatas de nuestros padres es bien entendido: heredamos la mitad de nuestros genes de nuestra madre y la otra mitad de nuestro padre. Sin embargo, el mecanismo por el cual podría pasar una 'memoria' del entorno y el comportamiento de los padresa través de las generaciones no se entiende.
La herencia epigenética ha demostrado ser una explicación convincente y popular. El genoma humano está compuesto de ADN, nuestro modelo genético. Pero nuestro genoma se complementa con una serie de 'epigenomas' que varían según el tipo de célula y el punto de tiempo de desarrollo. Marcas epigenéticasestán unidos a nuestro ADN y dictan en parte si un gen está activado o no, lo que influye en la función del gen. La modificación epigenética mejor entendida es la metilación del ADN, que coloca un grupo metilo en una de las bases del ADN A, C, G o T que componen nuestro código genético.
Un modelo en el que la metilación del ADN está asociada con la herencia epigenética es un mutante de ratón llamado Agouti Viable Yellow. El pelaje de este ratón puede ser completamente amarillo, completamente marrón o un patrón de estos dos colores; sin embargo, notablemente, a pesar de sudiferentes colores de pelaje, los ratones son genéticamente idénticos.
La explicación de cómo ocurre esto radica en la epigenética. Junto a uno de los genes clave para el color del pelaje se encuentra una sección del código genético conocido como 'elemento transponible', un pequeño 'cassette' de ADN móvil que en realidad se repite muchas vecesen el genoma del ratón, pero aquí actúa para regular el gen del color del pelaje.
Dado que muchos de estos elementos transponibles provienen de fuentes externas, por ejemplo, del genoma de un virus, podrían ser peligrosos para el ADN del huésped. Pero los organismos han desarrollado una forma de controlar su movimiento a través de la metilación, que a menudo es unsilenciar la marca epigenética.
En el caso del gen para el color del pelaje, si la metilación apaga completamente el elemento transponible, el ratón será marrón; si la adquisición de la metilación falla por completo, el ratón será amarillo. Pero esto no afecta el código genético en sí mismo,solo el paisaje epigenético de ese segmento de ADN.
Y, sin embargo, una hembra con revestimiento amarillo es más probable que tenga descendencia con revestimiento amarillo y una hembra con revestimiento marrón es más probable que tenga descendencia con revestimiento marrón. En otras palabras, el comportamiento epigenéticamente regulado del elemento transponible está siendo de alguna maneraheredado de padres a hijos.
Un equipo dirigido por la profesora Anne Ferguson-Smith del Departamento de Genética de Cambridge se propuso examinar este fenómeno con más detalle, preguntando si existían elementos transponibles similares metilados de forma variable en otros lugares que pudieran influir en los rasgos de un ratón, y si la 'memoria' deestos patrones de metilación podrían pasar de una generación a la siguiente. Sus resultados se publican en la revista Celda .
Los investigadores descubrieron que si bien estos elementos transponibles eran comunes en todo el genoma los elementos transponibles comprenden alrededor del 40% del genoma total de un ratón, la gran mayoría fueron completamente silenciados por la metilación y, por lo tanto, no tuvieron influencia en los genes.
Solo alrededor de una de cada cien de estas secuencias fueron metiladas de forma variable. Algunas de estas son capaces de regular genes cercanos, mientras que otras pueden tener la capacidad de regular genes ubicados más lejos en el genoma en una capacidad de largo alcance.
Cuando el equipo analizó la medida en que los patrones de metilación en estas regiones podrían transmitirse a las generaciones posteriores, solo una de las seis regiones que estudiaron en detalle mostró evidencia de herencia epigenética, e incluso entonces, el tamaño del efecto fuepequeño. Además, solo se transmitieron los patrones de metilación de la madre, no del padre.
"Uno podría haber asumido que todos los elementos metilados de forma variable que identificamos mostrarían memoria del estado epigenético de los padres, como se observa para el color del pelaje en ratones Agouti Viable Yellow", dice Tessa Bertozzi, candidata a doctorado y una de las primeras del estudioautores: "Ha habido mucha emoción y entusiasmo en torno al grado en que nuestra información epigenética se transmite a las generaciones posteriores, pero nuestro trabajo sugiere que no es tan generalizado como se pensaba anteriormente".
"De hecho, lo que mostramos fue que las marcas de metilación en estos elementos transponibles se reprograman de una generación a la siguiente", agrega el profesor Ferguson-Smith. "Hay un mecanismo que elimina la metilación de la gran mayoría del genoma y la colocanuevamente, una vez en el proceso de generar óvulos y espermatozoides y nuevamente antes de que el óvulo fecundado se implante en el útero. Cómo los patrones de metilación en las regiones que hemos identificado se reconstruyen después de esta eliminación del genoma todavía es un misterio.
"Sabemos que hay algunos genes, genes impresos, por ejemplo, que no se reprograman de esta manera en los primeros embriones. Pero estas son excepciones, no la regla".
El profesor Ferguson-Smith dice que existe evidencia de que parte de la información inducida por el medio ambiente puede transmitirse de generación en generación. Por ejemplo, sus estudios en ratones muestran que la descendencia de una madre que está desnutrida durante el embarazo tiene un mayor riesgo de desarrollar el tipo 2diabetes y obesidad, y sus descendientes a su vez serán obesos y diabéticos. Una vez más, ella demostró que la metilación del ADN no era la culpable, entonces, ¿cómo ocurre esto?
La respuesta puede provenir de la investigación en el Wellcome / Cancer Research UK Gurdon Institute, también en la Universidad de Cambridge, en colaboración con el laboratorio de la profesora Isabelle Mansuy de la Universidad de Zúrich y el Instituto Federal Suizo de Tecnología. En un estudio realizadofuera en ratones y publicado en la revista Psiquiatría molecular , informan cómo la 'memoria' del trauma de la vida temprana puede transmitirse a la próxima generación a través de moléculas de ARN transportadas por los espermatozoides.
La Dra. Katharina Gapp del Instituto Gurdon y el laboratorio Mansuy han demostrado previamente que el trauma en la vida postnatal aumenta el riesgo de trastornos del comportamiento y metabólicos no solo en los individuos expuestos directamente sino también en sus descendientes posteriores.
Ahora, el equipo ha demostrado que el trauma puede causar alteraciones en el 'ARN largo' moléculas de ARN que contienen más de 200 nucleótidos en los espermatozoides del padre y que estos contribuyen al efecto intergeneracional. Esto complementa la investigación anterior que encontró alteracionesen moléculas de 'ARN corto' con menos de 200 nucleótidos en el esperma. El ARN es una molécula que cumple una serie de funciones, que incluyen, para algunas de las versiones largas llamadas ARN mensajero, 'traducir' el código de ADN en proteínas funcionales y regularfunciones dentro de las celdas.
Utilizando un conjunto de pruebas de comportamiento, el equipo demostró que los efectos específicos en la descendencia resultante mediada por el ARN largo incluían la toma de riesgos, una mayor sensibilidad a la insulina y comer en exceso, mientras que el ARN pequeño transmitía el comportamiento de desesperación depresivo.
El Dr. Gapp dijo: "Si bien otros grupos de investigación han demostrado recientemente que los ARN pequeños contribuyen a la herencia de los efectos del estrés crónico o los cambios en la nutrición, nuestro estudio indica que el ARN prolongado también puede contribuir a transmitir algunos de los efectos del trauma en la vida temprana"Hemos agregado otra pieza al rompecabezas para posibles intervenciones en la transferencia de información de generación en generación".
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