© MPI f. Inmunobiología u. La epigenética / F. ZenkSegún el artículo publicado en Max-Planck-Gesellschaft el 13/07/2017
Epigenética entre generaciones:
heredamos más que genes
Somos más que la suma de nuestros genes. Los mecanismos epigenéticos que son alterados por factores ambientales como la nutrición, la enfermedad, o nuestro modo de vida, juegan un papel importante en el control de nuestro material genético de los genes individuales dentro o fuera. Durante mucho tiempo dudoso que esta información epigenética que se acumulan durante toda la vida en nuestras células, cruzar la línea de las generaciones y se transmite a los hijos o incluso nietos pueden. Los investigadores del Instituto Max Planck de Inmunobiología y epigenética en Freiburg ahora han demostrado que no sólo el ADN heredado, pero también heredó instrucciones epigenéticos para la regulación de la expresión génica de la descendencia contribuir. Además, los nuevos hallazgos de laboratorio de Nicola Iovino por primera vez describen las consecuencias biológicas de esta información epigenética heredada. El estudio de las moscas muestra que la memoria epigenética de la madre es esencial para el desarrollo y la supervivencia de la nueva generación.
En nuestros cuerpos, más de 250 tipos de células diferentes que se encuentran. Todos ellos contienen exactamente la misma secuencia de ADN. Curiosamente, sin embargo, las células del hígado o del nervio parecer muy diferentes y también tienen propiedades muy diferentes. La diferencia está en un proceso llamado epigenética. Los llamados modificaciones epigenéticas marcan regiones específicas de ADN para atraer proteínas o se unen, cambiar los genes de encendido o apagado. Por lo tanto, estas modificaciones producen, paso a paso, el patrón de células típico de secuencias de ADN activas e inactivas para cada tipo de célula. A diferencia de las «letras» fijos de la secuencia de ADN, las marcas epigenéticas se pueden cambiar a lo largo de nuestra vida, y en respuesta a nuestro medio ambiente o nuestro estilo de vida. Por ejemplo, fumar altera el programa epigenético de las células pulmonares, que puede conducir al cáncer. Pero los efectos de otros elementos externos como el estrés, la enfermedad o alimentos se pueden almacenar en la memoria epigenética de las células.
Durante mucho tiempo fue la investigación creen que la información epigenética no puede exceder el límite de generaciones. Los científicos asumieron que la memoria epigenética que se ha acumulado durante toda la vida, se borran por completo en el desarrollo de espermatozoides y óvulos. Informó recientemente varios estudios después de que las marcas epigenéticas son en realidad transmiten a las generaciones futuras – pero ¿cómo exactamente y el impacto que esto tiene sobre la descendencia seguía sin estar claro hasta ahora.
«Notas sobre la herencia epigenética generacional ha existido desde el comienzo de la investigación epigenética. Por ejemplo, los estudios epidemiológicos han demostrado una correlación llamativa entre el suministro de alimentos de los abuelos y un mayor riesgo de diabetes y enfermedades cardiovasculares entre sus nietos. Desde entonces, varios estudios han sugerido la herencia epigenética y otra vez en diferentes organismos modelo, pero el mecanismo molecular se desconoce aún más detrás de él «, dice Nicola Iovino, líder del grupo en el Instituto Max Planck de Friburgo.
La epigenética entre generaciones
Él y su equipo investigó en moscas de la fruta , ya que son transferidos a los embriones de los cambios epigenéticos de la madre. El equipo se centró en su último estudio sobre una modificación particular llama H3K27me3 que existen en los seres humanos. H3K27me3 actúa sobre la cromatina y por lo tanto el embalaje de ADN en el núcleo celular. Se aumenta el grado de embalaje y reduce así la accesibilidad del ADN, los genes que se cerraron.
Los investigadores del Instituto Max Planck han encontrado ahora en sus experimentos que las modificaciones H3K27me3 en la cromatina en el óvulo de la madre, incluso después de la fecundación existe el embrión, aunque se han suprimido otras modificaciones epigenéticas. «Esto demuestra que la madre no sólo ADN, sino también sus modificaciones epigenéticas y por lo tanto un plan de cómo se lee el ADN, transmite a su descendencia. Lo queríamos sino también para saber si las modificaciones epigenéticas también funciona en Meet embrionaria «, dice Fides Zenk, primer autor del estudio.
información epigenética heredada es crucial para la embriogénesis
Para responder a esta pregunta, los investigadores utilizaron una serie de herramientas moleculares y genéticos para eliminar los embriones de moscas de la fruta enzimas que establecen modificaciones H3K27me3 de la cromatina. El equipo descubrió que los embriones que carecen de estas modificaciones durante el desarrollo temprano, normalmente no desarrollado y no pasa a través de la embriogénesis hasta el final. «Nuestros resultados muestran que se puede pasar de una generación a la siguiente en la reproducción no sólo instrucciones epigenéticas, pero – más importante – que esto para el desarrollo del embrión también son vitales», dice Nicola Iovino.
Los embriones examinados mostraron que los genes de desarrollo importantes que normalmente están desactivados durante la embriogénesis temprana, eran demasiado temprano activo en embriones sin H3K27me3. «Si estos genes activados demasiado pronto durante el desarrollo, el desarrollo embrionario normal no puede tener lugar. Esto lleva a la muerte del embrión. Parece que la información epigenética heredado de la madre están obligados a controlar el código genético durante el desarrollo del embrión y para procesar correctamente «, dice Fides Zenk.
Impacto sobre la genética y la salud humana
Los resultados del estudio son un paso importante en el amplio debate sobre la herencia epigenética de los investigadores del Instituto Max Planck. Por un lado, los investigadores fueron capaces de demostrar que las modificaciones epigenéticas en las moscas se transmiten de generación en generación. Por otro lado, los datos de la investigación muestran las consecuencias biológicas de esta herencia y sugieren que las marcas epigenéticas que se transmiten de la madre representan un mecanismo coordinado para regular con precisión la activación de genes durante el complejo proceso de desarrollo embrionario temprano.
El equipo internacional de Friburgo está convencido de que sus hallazgos podrían tener consecuencias de largo alcance en el futuro. «Nuestro estudio sugiere que heredamos algo más que los genes de nuestros padres. Porque hemos encontrado los mecanismos que controlan la actividad de nuestro patrimonio y de los cuales sabemos que son influenciados por nuestro medio ambiente y el estilo de vida individual. Por lo tanto, es perfectamente concebible que al menos adquirió en algunos casos los cambios ambientales a lo largo de la línea germinal podrían transmitirse a la descendencia «, explica Nicola Iovino. Esto es particularmente interesante ya que los trastornos de los mecanismos epigenéticos conducen a enfermedades como el cáncer, la diabetes o las enfermedades autoinmunes. Otros estudios que se ocupan en otros organismos modelo y en humanos con modificaciones similares pueden conducir a nuevos enfoques terapéuticos completamente así que tal vez.