Epigenética: el mecanismo por el cual el medio ambiente influye sobre los genes

Por Marcela Brocco*

Los mecanismos epigenéticos son un ‘traductor’ del medio ambiente y son capaces de modificar la expresión de los genes al funcionar como un registro del entorno: son la memoria del medio ambiente al que estuvieron expuestos.

La palabra epigenética -lo que está sobre los genes- se refiere al estudio de los cambios heredables en la expresión de los genes sin cambios en la secuencia -letras o código- del ADN: las marcas se producen en la cromatina –formada por ADN enrollado sobre proteínas y que contiene a los GENES antes de que sean interpretados-. Además existen moléculas capaces de regular a los ARN mensajeros, que son el producto de los genes una vez transcriptos.

Así, tenemos el código genético y, superpuesto, el código epigenético –marcación de la cromatina y moléculas que actúan sobre los ARN mensajeros. Estos mecanismos podrían compararse con la instalación eléctrica de una casa, compuesta por cables y teclas o interruptores para encender lámparas: el genoma sería la instalación eléctrica, siempre llevando la misma información, las marcas epigenéticas serían los interruptores. Pero, ¿a qué nos referimos cuando hablamos de medio ambiente o entorno? A todas las señales externas: la dieta, los rayos UV, el estrés, los fármacos, las drogas, el alcohol y el tabaco, el cuidado materno, las relaciones interpersonales, la actitud frente a la vida, entre otras.

Recientemente, hemos empezado a entender que el ambiente puede modificar tanto la adición y remoción de las marcas epigenéticas sobre la cromatina como la actividad de algunos reguladores de los ARN mensajeros. Volvamos a la comparación con la instalación eléctrica: así como en una casa, se encienden y apagan las lámparas dependiendo de la cantidad de luz natural de cada habitación, de manera similar, se encienden y apagan genes -agregan o remueven marcas- dando cuenta del medio ambiente al que un individuo estuvo expuesto.

Estudio de la epigenética y el estrés crónico en el Instituto de Investigaciones Biotecnológicas – Instituto Tecnológico de Chascomús (IIB-INTECH, CONICET-UNSAM)

Nuestro objetivo es investigar las marcas epigenéticas que se acumulan en el cerebro a consecuencia del estrés prenatal. Estudiamos el problema en un modelo en roedores que reproduce, parcialmente, lo que ocurre en humanos.

Dado que observamos que el estrés prenatal modifica la expresión de genes relacionados con la morfología neuronal, nos interesamos en comparar el patrón de marcas epigenéticas en el cerebro de individuos nacidos de madres que fueron estresadas durante la preñez con los nacidos de madres que no fueron sometidas a esta situación.

El estrés crónico es uno de los factores medioambientales asociado a la aparición de diversas patologías: trastorno cardiovascular, hipertensión, depresión del sistema inmune. El estrés crónico también afecta el funcionamiento neuronal y puede tener consecuencias graves como el aumento del riesgo de cometer suicidio o de padecer desórdenes afectivos.

Molecularmente, las marcas que modifican la estructura de la cromatina son la adición de grupos metilos a la base citosina (C) del ADN (metilación) y las modificaciones que se producen en las proteínas histonas (sobre las cuales se enrolla la cadena de ADN). En tanto que la regulación de los ARN mensajeros ocurre a través de ARN pequeños llamados microARNs. En nuestro modelo, encontramos cambios en la metilación de ciertas C del ADN, en algunos factores que modifican las histonas y en los niveles de ciertos microARNs. En conjunto estos cambios epigenéticos podrían explicar, en parte, la alteración de la expresión génica observada en los animales estresados.

Un ejemplo claro de estrés prenatal fue el que se observó luego del atentado de 2001 en Nueva York a partir del cual se estudió el comportamiento de niños nacidos de madres que habían presenciado el hecho durante el embarazo con el de chicos nacidos de mamás no expuestas al trauma; el estudio mostró que los primeros eran más asustadizos frente a extraños o ruidos fuertes, lo que sugiere que los eventos traumáticos percibidos por la madre gestante pueden afectar al individuo en desarrollo.

La descripción completa de los cambios epigenéticos inducidos por el estrés prenatal permitirá asociar los mismos con la vulnerabilidad a sufrir trastornos de aprendizaje, enfermedades psiquiátricas como la depresión o adicciones. Finalmente, podría proveer las bases para diagnosticar e intervenir tempranamente y así evitar los efectos dañinos del estrés.

En las investigaciones participaron también Melisa Monteleone, becaria doctoral del CONICET en el IIB-INTECH, Alberto C. Frasch, investigador superior en IIB-INTECH y Marta Antonelli, investigadora independiente, junto con su equipo en el Instituto de Biología Celular y Neurociencia ‘Prof. E. De Robertis’ (IBCN, CONICET-UBA).