epigenética y su impacto en la salud
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La epigenetica y su importancia en la saludTRANSCRIPT
Epigenéticaalumna: Perla Meneses Sánchez
GENÉTICA MÉDICA
¿Qué es la Epigenética?
Rama de la biología que estudia las interacciones
causales entre los genes y sus productos que dan
lugar al fenotipo
Definido como el mecanismo por el cual los organismos multicelulares
desarrollan múltiples tejidos diferentes a partir
de un único genoma.
EPIGENÉTICAIndica cambios heredables en
la estructura y organización del ADN
No involucran cambios en su
secuencia pero que modulan la
expresión genética
Cambios heredables en el fenotipo (lo
que vemos)
La epigenética (del griego epi, 'en' o 'sobre'), por tanto, se refiere a los cambios reversibles del ADN y las proteínas que se unen a él, y que hace que unos genes se expresen o no en función de condiciones exteriores.
• “La diferencia entre genética y epigenética probablemente puede compararse con la diferencia que existe entre escribir y leer un libro. Una vez que el libro ha sido escrito, el texto (los genes o la información almacenada en el ADN) será el mismo en todas las copias que se distribuyan entre los lectores. Sin embargo, cada lector podría interpretar la historia del libro de una forma ligeramente diferente, con sus diferentes emociones y proyecciones que pueden ir cambiando a medida que se desarrollan los capítulos. De una forma muy similar, la epigenética permitiría diferentes interpretaciones de un molde fijo (el libro o código genético) y resultaría en diferentes lecturas, dependiendo de las condiciones variables en las que se interprete el molde.”
• Thomas Jenuwein (Viena, Austria)
En medicina…
• Pretende explicar por qué los organismos vivos expresan unos genes y silencian otros para conformar así sus características físicas particulares y la susceptibilidad de desarrollar determinadas enfermedades.
Mecanismos de regulación Epigenética
Metilación del ADN Modificaciones en las histonas
Encargadas de empaquetar el ADN
Participan en la modulación de
completos reguladores de la
cromatina
SUS MODIFICACIONES DIRIGEN A CAMBIOS EN LA CONDENSACION DE
LA CROMATINA QUE REGULAN EL INGRESO DE LA MAQUINARIA
TRANSCRIPCIONAL Y POR LO TANTO DE LA EXPRESION GÉNICA.
ADNEmpaquetado como cromatina en el núcleo
Posteriormente es organizada en
HETEROCROMATINA SILENCIOSA
Mayor parte de material nuclear
Incluye telómeros y regiones
pericentroméricas
Ricas en secuencias repetitivas
Bajo contenido génico.
EUCROMATINA ACTIVA
Transcripcionalmente activa
Contiene la mayoria de los genes
UNIDAD BASICA DE LA CROMATINA
Consiste en 147pb envueltos en octámeros de histonas
H2A, H2B, H3 Y H4 forman núcleo de histonas
CROMOSOMA
CROMATINA
FIBRA SOLENIODEnucleosomas enrollados
en la cromatina
NUCLEOSOMASEnvueltos en octámeros de
histonas
MODIFICACIONES DE LAS HISTONAS
METILACIÓN EN LOS RESIDUOS DE LISINA Y
ARGININA
ACETILACIÓN DE LOS RESIDUOS DE LISINA
UBIQUITINACIÓN Y SIMOILACIÓN DE LISINAS
FOSFORILACIÓN DE SERINAS Y TREONINAS
COLAS AMINOTERMINAL NO ESTRUCTURADA
MODIFICACIONES DE LAS HISTONAS
ACETILACIÓN DE RESIDUOS DE
LISINA
METILACIÓN DE LOS RESIDUOS DE
LISINA
MARCAS MODULADORAS CLAVE PARA LA ACTIVACIÓN O
REPRESIÓN TRANSCRIPCIONAL
Mecanismo para la modificación de estructura de la cromatina
Metilación de histonas es un proceso por el cual los grupos metilo se transfieren a los
aminoácidos de las proteínas histonas de los cromosomas.
Residuos de lisina y arginina contienen grupos amino, que
confieren características básicas
e hidrofóbicas.
METILACIÓN DEL ADN• La DNA contiene combinaciones
de cuatro nucleótidos que incluyan la citosina, la guanina, el timina y la adenina.
• La metilación de la DNA refiere a la adición de un grupo metílico (CH3) a los nucleótidos de la citosina o de la guanina.
• Este grupo metílico puede ser agregado al quinto átomo de carbón de la base de la citosina o al sexto átomo del nitrógeno de la base de la adenina.
• Enzimas que pueden metilar el ADN: DNAmetiltranferasas
METILACIÓN
MODIFICACIÓN
DEL QUINTO CARBONO DE
CITOCINA
DINUCLEOTIDOS CpG, ( Citosina fosfo Guanina)
ISLAS CpG
200pb con >50% guaninas y citocinas
¿ qué hacen los grupos metilo adicionados?
• Se concentran especialmente en la región promotora de los genes. (regulan)– Los promotores son secuencias específicas de ADN
localizadas en los extremos 5'-terminales de los genes y contiene la información necesaria para activar o desactivar el gen que regula.
– La ARN polimerasa se une a las secuencias de dichos promotores iniciando el proceso de la transcripción.
• Mientras más metilado esté un tramo de ADN, menos probable es que se exprese la información que contiene.
¿qué es importante conocer?
• Los patrones de metilación del ADN una vez establecidos deberan ser mantenidos de forma estable en las divisiones celulares.
• Proceso bien conservado y la falla para mantener la información epigenetica correcta conlleva a consecuencias graves como la expresión génica anormal y apoptosis, mecanismos asociados con el cáncer.
IMPACTO EN LA SALUD-ENFERMEDAD
• Dado que los cambios epigenéticos pueden ser transmitidos entre generaciones de células e individuos, estos cobran gran importancia para la medicina
Expresión génica aberrante
cáncer
Diabetes tipo II
esquizofrenia
Resistencia de microorganismos a medicamentos
Enfermedades autoinmunes
Vinculada con enfermedades como
• inmunodeficiencia, inestabilidad, centromerica y anomalias faciales• El síndrome ICF es un padecimiento autosómico recesivo raro, en el cual los pacientes cursan con
deficiencia de al menos dos tipos de inmunoglobulinas y ocasionalmente defectos en la inmunidad celular.
• Presentan retraso mental y una facies peculiar que incluye una cara redonda, hipertelorismo, puente nasal plano, micrognatia y macroglosia; además de infecciones respiratorias recurrentes.
• Normalmente, el ADN satélite de estas regiones se encuentra metilado en las células somáticas, pero en los pacientes con ICF presenta una marcada hipometilación, indicando que la metilación es esencial para una adecuada estructura centromérica y estabilidad cromosómica.
Enfermedades por alteración en la metilación: Síndrome ICF
Ejemplo: Cáncer Islas CpG normalmente no metiladas estan a
menudo hipermetiladas para silenciar gener
supresores tumorales y favorecer el desarrollo de
neoplasia.
Enfermedad del adulto
Factores ambientales
DIETA
Alimentos ricos en folato (vitamina B9) incluyendo
varias verduras, frutas cítricas y fresas, son fuentes
alimenticias de metilo. La vitamina B12, presente en el pescado, la carne, la leche y
los huevos, puede donar grupos metilo al metabolismo
HIPÓTESIS BARKER MALNUTRICION MATERNA
Bajo peso al nacer
Riesgo aumentado de muerte por enfermedad
cardiovascular y ACV
FEN
ÓM
ENO
MAL
NU
TRIC
IÓN
M
ATER
NA
Malnutrición fetal
PROGRAMACIÓN FETAL
Adaptación a un medio donde hay carencias nutricionales
FENOTIPO AHORRADOR
Expuesto a una alta ingesta de alimentos, alto consumo de
grasa y poco gasto de energía
DESORDENES METABOLICOS Y ENFERMEDADES EN EL ADULTO
¿En que mas se ocupa la epigenética?María Domínguez, especialista en Biología del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en el trabajo que acaba de publicar la revista “nature” en el que demuestra que ciertos factores epigenéticos son capaces de desencadenar la aparición de tumores altamente invasivos cuando se combinan con un oncogen activo.Los trabajos de Domínguez han permitido confirmar que el cáncer no es sólo cuestión de genética. Según sus conclusiones, cuando dos proteínas (bautizadas como Pipsqueak y Lola) se expresan de forma aberrante, se produce la desactivación de genes supresores tumorales que contribuye a la formación del tumor. "Ambas cosas deben darse a la vez", explica Domínguez.María Domínguez con su equipo (Foto: CSIC)
"En el cáncer”la memoria celular está alterada. Muchos genes que deberían estar activos están silenciados, y si antes esto se asociaba exclusivamente a una mutación ahora sabemos que es necesaria además la implicación de mecanismos epigenéticos".
GRACIAS…