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Estudio demuestra cómo la memoria epigenética se hereda de generación en generación.

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Cada vez más evidencias científicas sugieren que el estrés ambiental puede provocar cambios en la expresión de los genes que se transmiten de padres a hijos, lo que convierte a la Epigenética en un tema candente. Las modificaciones epigenéticas no afectan a la secuencia de ADN, sino que cambian la manera en que se empaqueta el ADN y cómo se expresan los genes. Ahora, un estudio realizado por un grupo de investigadores de la Universidad de UC Santa Cruz demuestra cómo la memoria epigenética se transmite de generación en generación y de célula a célula durante el desarrollo.

Este estudio, publicado el 19 de septiembre en la revista Science, se centra en una modificación epigenética bien caracterizada–la metilación de una proteína que empaqueta el ADN denominada histona H3. La metilación de un aminoácido en particular (lisina 27) en la histona H3 desactiva o “reprime” genes, y esta marca epigenética se encuentra en todos los animales multicelulares, desde los humanos al diminuto gusano C. elegans objeto de este estudio.

Debate activo

“Se sigue debatiendo acerca de si la marca de metilación puede transmitirse a través de la división celular y degeneración en generación, y nosotros hemos demostrado que así es,” declaró una de las autoras del estudio Susan Strome, profesora de biología molecular, celular y del desarrollo en la Universidad de Santa Cruz.

En el laboratorio de Susan Strome se crearon gusanos con una mutación que inactiva la enzima responsable de fabricar la marca de metilación, y después los cruzaron con gusanos normales. Mediante marcadores fluorescentes fue posible realizar un seguimiento del destino de los cromosomas marcados y no marcados bajo el microscopio, desde los óvulos y el esperma hasta la división celular de los embriones tras la fertilización. Los embriones de los óvulos mutantes fertilizados por esperma normal presentaron seis cromosomas metilados (del esperma) y seis cromosomas no marcados o “desnudos” (del óvulo).

A medida que los embriones se desarrollan, las células replican sus cromosomas y se dividen. Los investigadores descubrieron que cuando un cromosoma marcado se replica, los dos cromosomas resultantes están marcados. Sin embargo, sin la enzima necesaria para la metilación de la histona, las marcas se diluyen progresivamente con cada división celular.

“La marca permanece en los cromosomas derivados del cromosoma inicial que tenía la marca, pero no hay suficiente marca como para que los dos cromosomas resultantes estén totalmente cargados”, declaró Strome. “Así, la marca es intensa en un embrión de una célula, menos intensa cuando la célula se divide, menos aún en un embrión de cuatro células y ya casi imperceptible cuando se alcanzan las 24 y 48 células.”

Posteriormente, los investigadores realizaron el experimento inverso, fertilizando óvulos normales con esperma mutante. La enzima de metilación (denominada PRC2) suele estar presente en los óvulos y no en el esperma, que no aporta al embrión mucho más que sus cromosomas. De esta manera, los embriones de este nuevo experimento seguían presentando seis cromosomas desnudos (esta vez del esperma) y seis cromosomas marcados, aunque ahora también tenían la enzima.

“Cabe destacar que, cuando observamos los cromosomas durante las divisiones celulares, los cromosomas marcados permanecieron marcados y siguieron siendo intensos, ya que la enzima continua restableciendo la marca; sin embargo, los cromosomas desnudos permanecen así división tras división,” declaró Strome. “Esto demuestra que el patrón de marcas que se heredó se transmite a través de múltiples divisiones celulares.”

Implicaciones importantes

Strome advirtió que los hallazgos de este estudio de transmisión de la metilación de la histona en C. elegans tienen importantes implicaciones para otros organismos, si bien existen algunos que emplean el marcador represivo estudiado para regular diferentes genes durante ciertas fases del desarrollo. Todos los animales utilizan la misma enzima para crear la misma marca de metilación como señal para la represión de genes, por lo que este hallazgo despierta un gran interés en todo los estudiosos de la epigenética.

“La herencia epigenética transgeneracional aún constituye un campo por explorar. Existen decenas de marcadores epigenéticos potenciales. En estudios que documentan la herencia epigenética padres-hijos, aún no ha quedado claro lo que se transmite, y comprenderlo a nivel molecular es muy complicado. Ya contamos con un ejemplo específico de memoria epigenética que transmite, y podemos verla bajo el microscopio. Hemos encontrado una pieza del puzzle.”

 

Fuente: artículo traducido por Christian Simón.

http://news.ucsc.edu/2014/09/epigenetics.html

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