Epigenética y Reciclaje: Cómo nuestras Elecciones Ambientales Influyen en la Expresión Genética

La epigenética (del griego epi, que significa en o sobre, -genética) o epigenómica[1] es el estudio de los mecanismos que regulan la expresión de los genes sin una modificación en la secuencia del ADN que los compone. Establece la relación entre las influencias genéticas y ambientales que determinan un fenotipo.

Se refiere al estudio de los factores que, sin corresponderse con elementos de la genética clásica, juegan un papel muy importante en la genética moderna al interactuar con estos.

Los factores genéticos, determinados por el ambiente celular en lugar de por la herencia, intervienen en la determinación de las etapas de desarrollo (ontogenia), desde la formación del cigoto (fecundación), y también participan en la regulación heredable de la expresión génica sin implicar un cambio en la secuencia de nucleótidos.

Se puede decir que la epigenética es el conjunto de reacciones químicas y demás procesos que modifican la actividad del ADN, pero sin alterar su secuencia. Los cambios epigenéticos también pueden ocurrir en los humanos en respuesta a un cambio en la dieta.[4] Las«marcas epigenéticas» se consideran como factores no genéticos. Las marcas epigenéticas no son genes, pero la genética moderna nos enseña que no solo los genes influyen en la genética de los organismos.

La epigenética es el estudio de modificaciones en la expresión de genes, las cuales no obedecen a una modificación de la secuencia de ADN y que además son heredables. Fuentes de modificaciones de los genes son los factores ambientales, que pueden afectar a uno o varios genes con múltiples funciones. Por medio de la«regulación epigenética» se puede observar cómo es la adaptación al medio ambiente dada por la plasticidad del genoma, la cual tiene como resultado la formación de distintos fenotipos según el medio ambiente al que sea expuesto el organismo. Estas modificaciones presentan un alto grado de estabilidad y, al ser heredables, se puedan mantener en un linaje celular por muchas generaciones. Esto es importante cuando hay errores en las modificaciones, porque se pueden generar enfermedades que perduren en una familia por mucho tiempo. 

La «regulación epigenética» se puede dar por cambios en la conformación de la cromatina según la interacción de esta con las histonas. Este es un nivel clave de regulación, ya que el estado en el que se encuentre la cromatina determina el momento, el lugar y la forma en que un gen puede ser expresado o no. Si la cromatina se encuentra en un alto grado de condensación, los elementos de transcripción no pueden acceder a dicha región del ADN y, por lo tanto, el gen no se transcribe; es decir el gen es silenciado. En contraste, si la cromatina no se encuentra condensada, los activadores de transcripción se pueden unir a las regiones promotoras para que ocurra la transcripción del gen. Esta es una de las formas en que se da la regulación del genoma.

Se ha determinado que hay tres procesos epigenéticos de regulación:

- Metilación del ADN,

- Modificación de las histonas 

- Efecto de los ARN pequeños no codificantes.

Estos procesos desempeñan un papel crucial en la regulación genética y, como se ha evidenciado, reciclar puede reducir el cáncer.

Conclusiones:

- La ciencia llamada epigenética es la que estudia cómo estas modificaciones a nivel molecular que no obedecen a las reglas de la genética clásica, producen enfermedad. Es decir, ciertos factores heredados de los padres que afectan el  fenotipo, sin alterar los pares de bases en los ácidos nucléicos.  La expresión genética de las células eucariotas puede verse afectada por las modificaciones del entorno.

- Un individuo que esta expuesto a  estas modificaciones del entorno puede sufrir diferentes enfermedades.

- Los Patrones epigenéticos pueden cambiar en la longevidad, por una experiencia temprana en la vida, exposición ambiental, o estado nutricional.

               

- Las marcas Epigenéticas que influencian el ambiente pueden determinar nuestra apariencia, comportamiento, respuesta al estrés, longevidad y predisposición a la enfermedad(en su mayoría cáncer).

-Exposiciones ambientales maternas durante la gestación son un área importante de la investigación epigenética, asi como la exposición a toxicos del padre previos a la concepción.

- Los cambios en el genoma que se estudian dentro de la epigenética son: Metilación del ADN, modificación de las histonas, remodelamiento de la cromatina y los micro ARN.

•  Metilación del ADN: Afecta la expresión del cromosoma X en las células de la reproducción: óvulos y espermatozoides, lo que explica por qué algunas enfermedades son más frecuentes en hombres y otras en mujeres. La exposición a los tóxicos ambientales se relaciona con la edad de un individuo, explicando alteraciones más mórbidas de los procesos naturales del envejecimiento, como una mayor pérdida de densidad ósea y una mayor disminución de la memoria.
• Modificación de las histonas: Las histonas son un grupo de proteínas sobre las que se enrolla el ADN, formando un compuesto ADN-proteína llamado nucleosoma.
• Remodelamiento de la cromatina: La cromatina puede condensarse más de lo normal(de eucormatina a heterocromatina), silenciando la expresión de genes.  
• Micro ARNs: Son ARN cortos, no codificantes que inhiben la traducción del ARN, cuando se unen a la secuencia 3´ no traductora.

- La deficiencia de vitaminas del complejo B produce alteraciones epigenéticas (reduce la disponibilidad del donador de metilos SAM) y puede estar asociada al cáncer de colon y mama.

- El consumo crónico de alcohol produce alteraciones epigenéticas (reduce la disponibilidad del donador de metilos SAM).

- Un compuesto en el té verde (epigalocatequina-3-galato) suprime la expresión de genes tumorales.

- Un compuesto del brócoli (sulforafano) es beneficioso para prevenir alteraciones epigenéticas. Además, la curcumina y el resveratrol también se han asociado con estos beneficios.

- El cadmio es un metal pesado que no tiene función fisiológica alguna y se considera tóxico.

•  El cadmio presente en el ambiente es resultado de la actividad humana, utilizado como reactivo corrosivo en productos de PVC, pigmentos y pilas, lo que fácilmente contamina el suelo.
• Las fuentes antropogénicas de cadmio en el medio ambiente provienen de actividades como la fundición y refinación de níquel, el uso de fertilizantes fosfatados, la combustión de combustibles fósiles y la derivación del cobre.
• También está presente como contaminante en fundiciones de metales no ferrosos y en el reciclaje de residuos electrónicos.
• Los incendios forestales favorecen la contaminación con Cd del suelo, la atmosfera y el agua.
• La absorción del cadmio en el cuerpo es principalmente por la vía respiratoria y se acumula en el hígado, riñones e intestino.
• La exposición puede dar lugar a una variedad de efectos adversos, tales como disfunción renal y hepática,edema, daño testicular, Alzheimer, osteomalacia y daño a las glándulas suprarrenales y al sistema hemopoyético.
• El cadmio es un carcinógeno humano probado (grupo I de la clasificación del Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer)[14]. La exposición ocupacional al cadmio se ha relacionado con cáncer de pulmón, mama, próstata, páncreas, vejiga, orina y nasofaringe  
• Está presente en el humo del cigarrillo
• Los niveles de metilación del ADN parecen estar asociados con el tiempo de exposición al cadmio. De hecho, la exposición al cadmio durante un corto período de tiempo (24 h-1 semana) induce hipometilación, mientras que los tiempos más largos (8-10 semanas) inducen hipermetilación.
• Se ha evidenciado la presencia de micro ARNs anómalos en el tracto gastrointestinal de mamíferos que consumieron alimentos contaminados con cadmio, especialmente arroz.
• Se ha demostrado que el C. elegans traduce varios estímulos ambientales, tales como infección viral, inanición o temperaturas elevadas, en modificaciones de componentes epigenéticos.

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