- 2021-06-04
Analizando la epigenética: ¿cómo y por qué? (Parte 1)
Contrario a lo que se podría creer, nuestro genotipo no es fijo y puede ser modificado en respuesta a nuestro estilo de vida. Los procesos epigenéticos pueden alterar la manera en que se expresan nuestros genes, alterando la estructura de la cromatina. Existen mecanismos epigenéticos como la metilación e hidroximetilación de bases de nucleótidos, la modificación de histonas y la regulación por ARN no codificante. Estas modificaciones pueden heredarse, mantenerse estables o ser alteradas en respuesta a nuestro ambiente, y afectarán nuestra expresión y actividad génica.
Ya que la epigenética funciona como un vínculo entre nuestros genes y nuestro medio ambiente, los mecanismos epigenéticos que son alterados pueden provocar una variedad de enfermedades como cáncer, enfermedades neurodegenerativas, autoinmunes, etc. Estas modificaciones ocurren a lo largo de nuestra vida e incluso aquello que ocurre mientras estamos en el vientre materno y durante el desarrollo temprano puede ser decisivo en nuestro estado de salud en etapas futuras.
A pesar de que estos mecanismos epigenéticos no cambian la secuencia subyacente del ADN, pueden alterar cómo funciona el genoma, alterando lo accesible que es o no para las enzimas que deben decodificarlo.
Pero, ¿cómo se puede analizar nuestra epigenética?
Existen diversas técnicas como el análisis de metilación del ADN, el análisis de interacciones entre ADN y proteína y los ensayos de accesibilidad y conformación de la cromatina. Veámoslas más a fondo.
En primer lugar tenemos al análisis de metilación de ADN, que se puede realizar de tres maneras:
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Conversión de bisulfito: esta técnica evalúa la metilación del ADN utilizando la química del bisulfito de sodio para convertir los residuos de citosina no metilada en uracilo. Así las citosinas metiladas no se modifican y las metiladas pueden ser identificadas a través del análisis de ácido nucléico, utilizando métodos como el PCR, qPCR y la secuenciación.
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Análisis de alta resolución de fusión: se refiere al análisis cualitativo de la curva de fusión de un fragmento de ADN después de la amplificación de PCR. Este tipo de análisis puede analizar el polimorfismo de un solo nucleótido, escanear mutaciones, identificar especies y analizar la metilación. Cuando se utiliza como herramienta epigenética se tiene que tratar el ADN, primero, con bisulfito de sodio, para así convertir los residuos de citosina no metilada en uracilo y posteriormente, realizar la amplificación de PCR. El PCR, al ser sometido a cambios de temperatura, permite observar la temperatura de fusión y así, el perfil de curva de fusión. Al compararlo con muestras de ADN estándar, se puede conocer el nivel de metilación.
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Inmunoprecipitación de ADN metilado: esta técnica permite conocer los cambios que ocurren en el genoma analizando los patrones de metilación del ADN.
Después tenemos técnicas como el análisis de interacciones entre ADN y proteínas, que se estudia, frecuentemente, mediante la inmunoprecipitación de cromatina, un método que utiliza anticuerpos altamente específicos dirigidos contra proteínas de unión al ADN y, posteriormente, se aplican una serie de técnicas de análisis de ácido nucleico. Así, se determina si algunas proteínas se asocian con ciertas regiones genómicas, y nos permite identificar qué regiones del genoma se asocian con modificaciones específicas de histonas.
Por último, están los ensayos de accesibilidad y conformación de la cromatina, en donde se determina la accesibilidad de la cromatina a través del genoma. Así, se pueden secuenciar las regiones con cromatina “abierta” y nos permite descubrir la manera en que la cromatina está empaquetada y qué factores están alterando la expresión génica. Nos permite conocer no sólo la accesibilidad de la cromatina, sino también la regulación de genes en cuanto a patologías complejas, desarrollo embrionario, activación de las células T y cáncer.
Pero, ¿cómo nos puede ayudar el conocer o analizar nuestra epigenética? Estos análisis son importantes porque nos permiten conocer la manera en que nuestros genes actúan, en que se “activan” o “desactivan” y así, podemos identificar biomarcadores de importancia. Ya que la expresión de nuestros genes y las modificaciones pueden estar implicadas en una variedad de enfermedades, desde cáncer hasta obesidad o adicciones, conocer estas variaciones puede ser un parteaguas para tomar acción y saber, de manera específica, qué acciones pueden favorecernos o perjudicarnos.
En la actualidad, se han comenzado a utilizar este tipo de análisis epigenéticos para identificar las diferencias entre células normales y células asociadas con alguna enfermedad como cáncer, enfermedades cardiovasculares y enfermedades neurológicas. De esta manera, la epigenética puede explicar por qué una célula normal se convierte en una célula cancerígena, lo que nos daría la oportunidad de conocer las alteraciones de manera oportuna y prevenir o predecir su desarrollo.
La epigenética está permitiendo descubrir por qué las células se comportan como se comportan, cómo las enfermedades progresan y qué podemos hacer para prevenir o tratar estas enfermedades de manera más efectiva.
