UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉSFACULTAD DE CIENCIAS FARMACÉUTICAS Y BIOQUÍMICASCARRERA DE BIOQUÍMICA

EPIGENÉTICADOCENTE: DR. BERNARDO TORRICO ARZADY

EL GENOMA OCULTO

La epigenética (del griego epi, en o sobre, y –genética)La epigenética es el estudio demodificaciones en la expresión de genes que no se encuentra en la secuencia del ADN y estasmodificaciones son heredables.

EL PODER DE LOS GENESLos genes se hacen más poderosos con el paso de los años, a medida que vamos creciendo.

MODIFICACIONES QUÍMICAS

Modificaciones de bases. La expresión de los genes está influenciada por la forma en la que el ADN está empaquetado en cromosomas, en una estructura denominada cromatina. Las modificaciones de bases pueden estar implicadas en el empaquetamiento del ADN: las regiones que presentan una expresión génica baja o nula normalmente contienen niveles altos de metilación de las bases citosina.

Daño del ADN. Puede resultar dañado por muchos tipos de mutágenos, que cambian la secuencia del ADN:

Agentes alquilantes Radiación electromagnéticas de

alta energía como:

LUZ UVRAYOS X

El ARN más que un mensajero Descubrimientos importantes mostraron que el ARN era más que un simple mensajero o adaptador para transferir moléculas, como es en el caso de las riboproteínas nucleares pequeñas (snRNP) en el procesamiento del pre-mARN, la corrección del ARN y la transcripción del ARN en Eucariotas en el mantenimiento de los telómeros y en la reacción de la telomerasa.

microARNLas alteraciones epigenéticas no sólo afectan a los genes, sino también a estas moléculas, y esto puede ser importante para muchas patologías. Nuestro ADN produce proteínas, pero a veces produce sólo moléculas pequeñas llamadas ARN que trabajan como interruptores para regular el genoma.

EL NACIMIENTO DE LA EPIGENÉTICA

Función de las Histonas. La cromatina está conformada por una unidad básica, el nucleosoma, conformado por histonas (H2A, H2B, H3 y H4) unidas a proteínas no histónicas. En el nucleosoma se enrolla el ADN.

Metilación del ADN. Se ha descubierto que en organismos superiores a la base citosina se le añade un grupo metilo el cual permite la conformación cerrada de la cromatina. Por lo tanto un alto grado de metilación se asocia con el silenciamiento de genes.

"Genotipo“El conjunto de genes heredados

provee la información necesaria para la producción de diversos rasgos

Cada célula solo sabe lo necesario para su trabajo. Cada célula que te compone es autosuficiente, tiene vida por sí misma y sabe que es lo que tiene que hacer para que sigas vivo desde tu primer día hasta el último.

Metilación incontrolada provoca anomalias.

Existe evidencia de que cambios en la metilación del ADN, variaciones en la modificación de histonas, así como perfiles alterados de encimas modificadoras de la cromatina están asociadas al cáncer .

En busca de nuevos marcadores tumorales. Investigadores están en la búsqueda de nuevos y mejores marcadores tumorales.

Cánceres que surgen por metilación no por mutación

Las enfermedades humanas que surgen a partir de mutaciones en los componentes de la maquinaria metilación en el ADN han probado ser importantes para mantener los patrones de metilación normales de cada tipo celular.

Control epigenético del “volumen” de los genes

Se habla de epigenética o control epigenético a cualquier control que ejerza algún metabolito o proteína externa a la secuencia de ADN, sobre la expresión genética.

Actualmente es el proceso mas estudiado en cuanto a genética y, como ya se logro la primera etapa del genoma humano, ya se habla de un futuro “epigenoma humano”.

LA EVOLUCIÓN CODIFICADA

El ADN de dos gemelos evoluciona de modo distinto.Los gemelos monocigóticos o idénticos no tienen el mismo ADN.

La reversibilidad de los cambios epigenéticos

La lista de publicaciones científicas de posibles enfermedades asociadas a cambios epigenéticos crece de forma exponencial. Trastornos como autismo, esquizofrenia o el síndrome de Rett han sido asociados a cambios epigenéticos. También se discute la posible conexión entre el epigenoma y enfermedades de tipo autoinmunitario.

NUTRIGENÓMICAEs la ciencia que estudia como los componentes de la dieta pueden afectar la regulación de la expresión de los genes.

EL DESCIFRADO DEL CÓDIGO GENÉTICO

CONTROL DE DAÑOS EN EL ADN

Los puntos de control son mecanismos moleculares (no necesariamente agregados moleculares) que verifican que se cumplen las condiciones necesarias para permitir el paso de una fase del ciclo celular a otra, impidiendo así que ciertos eventos como daños en el ácido desoxirribonucleico (ADN) trasciendan a lo largo del ciclo.

S. Ochoa M. Nirenberg H.G. Khorana

La asignación de un aminoácido a cada triplete o el desciframiento de la clave genética, se llevó a cabo fundamentalmente gracias al esfuerzo de tres grupos de investigación. Parece lógico pensar que el desciframiento del código genético se debería haber realizado comparando las secuencia de nucleótidos de un gen y la de aminoácidos del polipéptido codificado por dicho gen. Sin embargo, en la época en la que se realizaron estos trabajos no era posible todavía obtener la secuencia de los ácidos nucleicos.

La protección de las Proteínas

Las proteínas tienen múltiples funciones en el

organismo, siendo la primera la de constituir las

estructuras. Función de

regulación

Utilización del Código Genético

El código genético es el conjunto de normas por las que la información codificada en el material genético (secuencias de ADN o ARN) se traduce en proteínas (secuencias de aminoácidos) en las células vivas. El código define la relación entre secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, y aminoácidos.

IMPORTANCIA DEL CONTEXTO (MEDIO AMBIENTE) EN LA GENÉTICA

Flores y fenotiposCada individuo hereda una versión de un gen, llamada alelo, de cada progenitor; a su vez, uno de dichos alelos se transmite a cada uno de susdescendientes. Se denomina a esta composición genética el genotipo de un individuo.

Mutaciones y ModeradoresLa mayoría de las mutaciones disminuyen la actividad de un producto génico; losefectos de tal mutación pueden suministrarnos pistas acerca del papelnormal que desempeña el gen en la determinación de un carácter.La aditividad y por qué es

un errorSegún la hipótesis más simple, cada factor que afecta a un carácter tiene un pequeño efecto por sí solo y la

suma de esos pequeños efectos produce una influencia

grande y observable en el fenotipo.

No linealidad y dominanciaLa no linealidad de un resultado significa que no depende, de manera directa, de lo que entre en el sistema.Variabilidad en múltiples

pasos de una ruta La llamaremos “superficie

fenotípica”, porque describe la relación del fenotipo con la variación genética.

El paisaje fenotípico El fondo genético define

dónde se encuentra alojado un individuo o población genética dentro de un paisaje fenotípico.

Los paisajes realesson multidimensionales.

Una superficie fenotípica no es más que una representación visual de los procesos que dan lugar a un carácter.Hemos visto cómo pueden construirse superficies para una vía bioquímica sencilla. Hay tres prerrequisitos: conocer los procesos que subyacen al carácter, escribir las ecuaciones que representan esos procesos y convertir dichas ecuaciones en gráficos para formar una superficie fenotípica.

El efecto del ambienteNo tenemos por qué restringirnos a los efectos de genes o enzimas; cabe también considerar los efectos de factores no genéticos, como la temperatura, el aporte de nutrientes y las hormonas segregadas en respuesta a estímulos externos. Estos factores ambientales afectarán a las velocidades de algunas reacciones o introducirán nuevas interacciones antes ausentes; sus efectos se describirán mediante ecuaciones matemáticas con la facilidad con que calculamos la influencia de un gen.

Individuos y poblacionesSi los individuos se representan mediante puntos en una superficie fenotípica, las poblaciones se representaránen forma de nubes de puntos.

Gracias, por su atención…