La epigenética es uno de los campos de investigación más fascinantes. Antes se pensaba que todo estaba en los genes, pero hoy se sabe que solo alrededor del 20% se hereda directamente y que el 80% restante de nuestra vida está determinado por los cambios epigenéticos.
El adulto promedio está compuesto por la inmensa cantidad de aproximadamente 100 000 000 000 000 células. Con solo unas pocas excepciones, como por ejemplo los glóbulos rojos maduros, todas estas células poseen un núcleo celular en el que se encuentra el genoma humano. Ya conocemos este término por el primer Hallmark of Aging: la inestabilidad genómica. En consecuencia, el genoma es un concepto que, de forma simplificada, describe el conjunto de la información heredable de un individuo. Se trata de información para la producción de proteínas que determinan y modifican la apariencia del cuerpo.
¿Y qué hace ahora la epigenética? Dicho de forma sencilla, la epigenética determina qué información se lee y cuál no. Aquí te mostramos qué efectos puede tener la epigenética y qué tienen que ver los cambios epigenéticos con la edad.
¿Qué hace la epigenética?
En cada célula se encuentra una y la misma información genética. ¿Cómo es posible entonces que algunas células se conviertan en células musculares y otras en células de la piel? La respuesta se esconde en el núcleo celular.
Los seres humanos no solo poseemos un genoma, sino también un epigenoma. El epigenoma es una colección de modificaciones químicas en el ADN que, en la práctica, funciona como un interruptor. Muchos genes poseen un interruptor de este tipo. Si el interruptor está en ON, entonces el gen se “expresa”, es decir: el plano de construcción se lleva a cabo y así se produce la proteína deseada. Si el gen está apagado (OFF), se considera silencioso y no se genera ninguna proteína.
Tal vez para una mejor ilustración. Imagina que tu ADN es el texto de un libro. Pero nunca lees el libro completo, ya que es demasiado grande, sino solo secciones de él. Para que puedas recordar qué secciones quieres leer, has pegado pequeñas notas adhesivas al principio y al final del pasaje de texto. Estas notas adhesivas son tus marcadores epigenéticos.
En términos químicos, son lugares metilados en tu ADN. No cambian tu ADN en sí, sino que determinan qué secciones se leen y cuáles no. Para hacerlo aún más complicado: Los fragmentos de texto cambian a lo largo de tu vida. A veces se leen pasajes de un capítulo y otras veces pasajes de otro capítulo. Y también depende de qué célula estés observando.
¿Lo sabías? La epigenética se utiliza para medir la edad biológica . A partir de las proteínas en las células de tu mejilla y de algoritmos modernos, ahora se puede calcular con bastante precisión cuántos años tiene una célula corporal en comparación con la edad cronológica. Esta misma técnica también se utiliza en nuestro Test de Epiproteómica .
La diversidad de los genes
Cada gen contiene el plano para una o varias proteínas. Esto es posible gracias a un proceso llamado “splicing alternativo”. Esto significa que no siempre se lee o se utiliza toda la información de un gen, sino que para algunas proteínas solo se emplean partes de ella.
En consecuencia, la cantidad de proteínas supera claramente la cantidad de genes: mientras que la ciencia parte hoy de 20.000 a 25.000 genes humanos , se estima el número de proteínas en el ser humano entre 80.000 y 400.000 . Actualmente es difícil hacer afirmaciones más precisas, ya que la investigación está aún muy lejos de descifrar todas las proteínas.
Sin duda, aquí ayudará un avance revolucionario de la empresa DeepMind, que con la ayuda de una red neuronal llamada AlphaFold ha desarrollado un software capaz de predecir la estructura 3D de las proteínas.
El papel de la fijación epigenética
El papel de la fijación epigenética
La epigenética, también denominada fijación epigenética o impronta epigenética , es la razón, por la que a partir de células con las mismas condiciones iniciales se desarrollan distintos tipos celulares. Todas tienen el mismo genoma, pero diferentes epigenomas que les indican qué proteínas deben producirse y qué tipo de células deben ser finalmente.
Además, la epigenética es, al menos según el estado actual de la investigación, parcialmente heredable.La investigación sobre la epigenética sigue siendo un campo bastante joven, pero ya existen algunos resultados interesantes.
¿Lo sabías? Después de descubrir que, con la ayuda de cambios epigenéticos, podemos determinar la edad biológica, surge la pregunta de cómo podemos influir en ella. Además de deporte y ayuno también existen algunas moléculas que pueden ayudarnos a reducir la edad biológica. A la cabeza se encuentra Calcio-Alfa-cetoglutarato (Ca-AKG). En estudios en humanos, pudo reducir la edad biológica hasta en 7 años. Además, también ayuda en el desarrollo de músculos y huesos y apoya a nuestras mitocondrias.
La combinación con calcio garantiza una mejor biodisponibilidad de AKG en el organismo.
¿Es la epigenética parcialmente responsable de la epidemia de sobrepeso?
Según cifras de la OMS, desde 1975 se ha triplicado la tasa de personas con sobrepeso. En todo el mundo, por lo tanto, 1,9 mil millones de personas en el año 2016 tenían sobrepeso .
El sobrepeso, especialmente el sobrepeso grave con un alto porcentaje de grasa visceral, representa un riesgo para muchas enfermedades relacionadas con la edad, como la diabetes mellitus y las enfermedades cardiovasculares.
Pero ¿de dónde proviene este fuerte aumento del sobrepeso? En gran medida se debe a malos hábitos alimenticios y a muy poca actividad física, pero aquí la epigenética también desempeña su papel.
Varios experimentos con animales permiten concluir que los hijos de padres con sobrepeso reciben patrones epigenéticos transmitidos que los predisponen a ganar peso más rápida y fácilmente. El punto importante en los experimentos fue: A menudo no es la genética heredada, sino el patrón epigenético heredado.
Sin embargo, la buena noticia aquí es que este patrón puede romperse al z.B. sustituir, mediante una alimentación adecuada, los marcadores epigenéticos dañinos por otros nuevos y más ventajosos. No obstante, aún es necesario investigar más a fondo cómo podría ser exactamente algo así también en los seres humanos.
Cambios epigenéticos y envejecimiento
A diferencia de la rígida matriz de ADN del genoma, el epigenoma cambia a lo largo de toda la vida. Los cambios se producen, por ejemplo, durante el desarrollo fisiológico, pero también factores ambientales como el estrés, la enfermedad o la alimentación tienen un efecto y no todos los cambios son para mejor.
Diferentes mecanismos de la epigenética causan estos cambios. Esta complejidad es también la razón por la que centramos nuestra atención de forma ejemplar solo en un mecanismo epigenético, pero muy importante: la metilación del ADN.
Este término extranjero designa la transferencia de moléculas químicas especiales, los grupos metilo, al ADN. Dejamos de lado el resto de las sutilezas químicas, por razones de comprensión. Como consecuencia de la incorporación de estos grupos químicos, la arquitectura del ADN cambia.Mientras que en la construcción de una casa la estabilidad se ve afectada, en el caso del ADN la lectura de proteínas solo es posible de forma modificada. Para retomar de nuevo nuestra analogía del principio. Las metilaciones del ADN son las notas adhesivas de colores que te indican si quieres leer el texto que hay detrás o no.
Las reacciones químicas en el cuerpo, y con ello también la transferencia de grupos metilo, requieren por lo general la presencia de enzimas, ya que estas crean las condiciones óptimas. En consecuencia, también aquí son necesarias enzimas, las llamadas ADN-metiltransferasas (enzimas que transfieren los grupos metilo al ADN). ¿Qué tiene que ver ahora esta información bastante complicada con el envejecimiento?
Investigaciones más recientes han demostrado que con el paso del tiempo se unen cada vez más grupos metilo al ADN.Los cambios epigenéticos, por lo tanto, aumentan en conjunto con la edad, una circunstancia de la que se aprovecha el reloj de Horvath .
Progeria y metilación del ADN
De nuevo como recordatorio: la progeria es un grupo de enfermedades con una velocidad de envejecimiento marcadamente (hasta 10 veces) aumentada. Así, por ejemplo, es posible que una niña de diez años con progeria presente una edad biológica de 70 años. Puedes encontrar más detalles sobre las progerias en el primer Hallmark of Aging, la inestabilidad genómica.
En estas personas y en ratones también afectados, los investigadores encontraron en gran medida patrones de metilación similares a los de personas sanas de edad muy avanzada. Por lo tanto, ya está presente una relación entre la metilación del ADN y la edad.Todavía falta una prueba experimental directa de que la vida útil del organismo pueda prolongarse mediante la modificación de los patrones de metilación del ADN.
Metilación del ADN
Cambios epigenéticos: perspectivas
A diferencia de las mutaciones del ADN, los cambios epigenéticos son reversibles. Sobre la base de este hecho, surgen oportunidades para el desarrollo de nuevos tratamientos de longevidad. El conjunto de la evidencia científica actual sugiere que la comprensión y la manipulación del epigenoma son prometedoras para la mejora de las patologías relacionadas con la edad. Íntimamente ligada a ello está la prolongación de la vida saludable.
Si se considera, por un lado, la enorme complejidad de la epigenética y, por otro, el estado actual de la investigación, se constata, sin embargo, que los esfuerzos, especialmente con respecto al ser humano, aún están en pañales. Los próximos años y décadas mostrarán hasta qué punto de ello pueden derivarse puntos de partida concretos para el antienvejecimiento y la prevención. Al fin y al cabo, la investigación no es una calle de sentido único hacia el éxito, pero sí hacia la comprensión y la aclaración.
En el próximo artículo de esta serie trataremos la cuarta característica del envejecimiento: Pérdida de la proteostasis.
