Potreste aver sentito parlare di epigenetica durante le lezioni di biologia, oppure potreste aver visto la serie Netflix sull'esperimento dei gemelli. In ogni caso, negli ultimi anni il termine epigenetica si è diffuso molto al di fuori della comunità scientifica. Sembra che il vecchio dogma secondo cui tutto risiede nei geni non sia più valido.
Al contrario, la ricerca sull'epigenetica dimostra che possiamo influenzare alcuni processi attraverso il nostro comportamento, la nostra dieta o l'esercizio fisico. In questo articolo vi mostriamo cos'è l'epigenetica, come contribuisce alla ricerca sull'invecchiamento e cosa c'entrano i nostri nonni.
Che cos'è l'epigenetica?
Prima di addentrarci nell'argomento, dobbiamo chiarire la definizione: L'epigenetica studia come i cambiamenti che vanno al di là del codice genetico influenzano - un concetto espresso nella parte di parola "epi", dal greco antico per "sopra" o "su". L'attenzione non si concentra sulle mutazioni in quanto tali, ma piuttosto sulle modifiche che determinano l'attività di alcuni geni nelle nostre cellule.
Un esempio classico di tali modifiche è il DNA metilazione. Si tratta di attaccare un gruppo metile (CH3) a specifiche sezioni del DNA. Ciò può avere l'effetto di inibire alcuni processi cellulari, ad esempio bloccando la produzione di proteine. L'epigenetica è z.B. è responsabile del fatto che una cellula muscolare differisce da una cellula renale, sebbene entrambe contengano la stessa sequenza di DNA.
Epigenetica - un po' più facile
Se non avete studiato biochimica, termini come metilazione, cromatina o RNA non codificante non vi diranno nulla. Non preoccupatevi, spiegheremo l'epigenetica in modo un po' più chiaro e cercheremo di rendere comprensibili i meccanismi più complicati che vi stanno dietro con questa analogia:
Prima di tutto, dobbiamo dare un'occhiata più da vicino alle cellule . Ogni nostra cellula ha lo stesso filamento di DNA, il nostro materiale genetico. Questo contiene tutte le informazioni, z.B. come è strutturata una cellula del muscolo cardiaco, quali proteine contiene o quali enzimi deve contenere una cellula dello stomaco per poter produrre acidi gastrici e molto altro ancora. Se tutte queste informazioni dovessero essere "lette" contemporaneamente, si creerebbe un enorme caos. Per questo motivo, il nostro DNA è pieno di strutture chimiche che possono accendere o spegnere sezioni come gli interruttori di un regolatore di volume.
Quanto sono "rumorosi" i tuoi geni?
Immaginate che ogni gene del vostro DNA abbia un regolatore di volume. Con l'aiuto di questo regolatore di volume, la vostra epigenetica può rendere alcune aree "rumorose" in modo che il gene sia attivo o rendere altre aree "silenziose", rendendo il gene inattivo. Questa regolazione fine è effettuata dalla metilazione . Questi piccoli gruppi idrocarburici determinano quanto "rumorose" o "silenziose" siano certe sezioni del DNA nel nostro materiale genetico.
Un'altra possibilità sono le cosiddette modifiche degli istoni. Gli istoni sono proteine strutturali attorno alle quali si avvolge il DNA. Sono molto simili a un bigodino. Anche queste proteine sono influenzate dall'epigenetica. Se sono modificati, intere sezioni del DNA sono più difficili da srotolare e quindi da leggere. Grandi parti rimangono quindi "silenziose" (inattive).
Come viene influenzata l'epigenetica?
Questi cambiamenti epigenetici sono influenzati da vari fattori, come l'ambiente, la dieta, lo stress e lo stile di vita. Alcune di queste "impostazioni di volume" possono persino essere trasmesse alle generazioni future, il che significa che le esperienze e le condizioni dei vostri antenati potrebbero influenzare la vostra vita e quali geni del vostro corpo sono più facili o più difficili da accedere. L'epigenetica garantisce quindi che, nonostante l'immutabilità delle informazioni genetiche, l'accessibilità e l'utilizzo di queste informazioni possano essere resi dinamici e adattabili.
Questo spiega come un DNA identico in tipi di cellule diverse possa portare a funzioni e caratteristiche così diverse. Ma spiega anche perché gemelli identici con lo stesso DNA hanno caratteristiche diverse. Le impostazioni esatte del vostro "controllo del volume" sono individuali e possono cambiare costantemente. Questo è noto come modello epigenetico. Se ne può fare uso se si vuole misurare l'età epigenetica o biologica
DNA ed epigenetica - cosa si eredita
Ogni singola cellula è composta da 46 cromosomi. È qui che vengono immagazzinate le informazioni genetiche sotto forma di DNA. I cromosomi sono disposti a coppie, quindi abbiamo 23 coppie di cromosomi in ogni cellula. Riceviamo il 50% dei cromosomi da nostra madre e l'altro 50% dal nostro padre biologico .
Fattore V Leiden: Una delle malattie genetiche più comuni
Immaginate che uno dei vostri geni su un particolare argomento (in questo caso Fattore V ) sia difettoso. Questo gene difettoso proviene da vostro padre, ma fortunatamente vostra madre ve ne ha trasmesso una copia intera. Quindi avete due geni, ma uno di essi è difettoso. In medicina si parla di espressione eterozigote.
Questa espressione specifica, un gene difettoso per il fattore V e un gene sano, è una delle "malattie genetiche" più comuni in EuropaQuesta specifica espressione, un gene difettoso per il fattore V e un gene sano, è una delle "malattie genetiche" più comuni in Europa. Circa una persona su 20 ha un gene difettoso per il fattore V , che comporta un rischio maggiore di trombosi. Se entrambi i geni sono difettosi, si parla di espressione omozigote .
DNA ed epigenetica - cosa viene ereditato
L'esempio del gene del fattore V difettoso è un tipico esempio di malattia ereditaria . L'epigenetica non gioca alcun ruolo in questo caso perché l'informazione sottostante relativa al gene è difettosa . Per molto tempo si è creduto che avessimo ereditato solo i geni dai nostri genitori e che avessimo acquisito l'epigenetica (cioè l'impostazione del volume) solo in un secondo momento. Secondo le ricerche attuali, questo non è corretto. Quindi ereditiamo anche alcune preimpostazioni dei controlli del volume dai nostri genitori?
Il trauma può essere ereditato?
Il colore degli occhi dalla madre, i capelli dal padre e il trauma psicologico dai nonni? Anche se questa affermazione è piuttosto audace, ci sono sempre più prove che non ereditiamo solo il DNA dai nostri genitori, ma anche modelli e impronte epigenetiche - e questo per diverse generazioni.
Per restare alla nostra analogia: Un tempo si presumeva che le impostazioni di controllo del volume non fossero ereditabili. Le differenze nella metilazione del DNA sarebbero state acquisite solo più tardi nella vita. Questa ipotesi non sembra essere corretta. In questo studio sui moscerini della frutta, gli scienziati del Max Planck Institute sono riusciti a dimostrare che i modelli epigenetici possono essere trasmessi da una generazione all'altra.
È ragionevole supporre che ciò avvenga anche nell'uomo e forse da queste scoperte potranno essere sviluppate in futuro nuove terapie.
L'obesità può essere ereditata?
Avendo già visto che certi modelli epigenetici possono essere ereditati per diverse generazioni nei moscerini della frutta, ci si chiede quali effetti possa avere. Da un lato, si ipotizza che le esperienze traumatiche possano causare cambiamenti epigenetici che vengono ereditati e si manifestano nelle generazioni successive. Potete trovare un articolo interessante in questo documentario della ZDF Terra Xplore .
Un'altra questione è se i genitori in sovrappeso trasmettano i loro modelli epigenetici ai figli, rendendoli più suscettibili all'obesità . Anche in questo caso mancano ancora prove dirette, ma ci sono certamente indicazioni che ciò sia possibile. Nei ratti, per esempio, uno studio ha rilevato che l'esposizione a un pesticida (DDT = diclorodifeniltricloroetano) ha portato a un 50 per cento di incidenza di obesità nelle generazioni successive.
Questo dimostra che i fattori ambientali hanno il potere di alterare i modelli epigenetici e inoltre di favorire l'obesità nelle generazioni successive. Ci sono anche indicazioni che la predisposizione all'obesità sia in parte ereditaria nell'uomo.
Conosci la tua età biologica? Il Test del Profilo Molecolare ha la risposta.
Epigenetica e età biologica
Ognuno di noi ha i propri modelli epigenetici unici, eppure abbiamo anche cose in comune. Una delle prime persone a riconoscerlo è Steve Horvath. Ha lavorato sulla questione di come misurare l'età biologica, utilizzando l'epigenetica . Il ricercatore ha sviluppato l'orologio Horvath Clockche porta il suo nome e che può essere utilizzato per misurare l'età biologica delle cellule in modo molto accurato.
Nel corso della nostra vita, sul nostro DNA si accumulano marcatori tipici. I siti sono caratteristici e uguali per ogni persona. Su questa base è stato sviluppato il primo test epigenetico dell'età.
La chiave della longevità
La scoperta dell'orologio di Horvath è stata rivoluzionaria. Per la prima volta è stato possibile misurare l'influenza di vari parametri sulla salute e sull'età delle nostre cellule. Insieme agli Hallmarks of Aging ha posto le basi per la ricerca sull'invecchiamento epigenetico. Se riuscissimo a invertire i marcatori epigenetici, potremmo essere in grado di rallentare o addirittura fermare l'invecchiamento.
Ricercatori come il professore di Harvard David Sinclair o il milionario americano Bryan Johnson hanno già fatto un passo avanti e hanno testato (in parte su se stessi) alcune molecole per ridurre l'età. Entrambi hanno un'età biologica significativamente più giovane e quasi ogni giorno compaiono nuovi studi sull'argomento. In uno studio sugli esseri umani l'età biologica è stata ridotta di ben 8 anni
Il segreto? Nello studio, i soggetti hanno assunto alfa-chetoglutarato, una molecola coinvolta nel metabolismo energetico, . Se volete saperne di più, potete leggere le informazioni di base nel nostro articolo su alfa-chetoglutarato . Altre interessanti ricerche sono in corso nel campo del metabolismo del NAD . Anche le sirtuine , soprannominate "geni della longevità", sono un argomento chiave.
La combinazione con il calcio garantisce una migliore biodisponibilità dell'AKG nell'organismo.
Proteomica - il prossimo passo
DNA, epigenetica, geni della longevità -La ricerca sull'invecchiamento è piuttosto complessa. Da qualche parte in questa intricata rete di vie metaboliche si troverà la spiegazione della malattia o dell'invecchiamento stesso. Per aggiungere un ulteriore livello, vorremmo presentarvi la proteomica , perché senza questo campo di ricerca il nostro quadro non sarebbe completo.
Per avvicinare la proteomica a voi, dobbiamo introdurre una nuova analogia: la cellula come un armadio. Mentre l'epigenetica usa i suoi controlli di volume per determinare quali geni sono attivi e quali inattivi, la proteomica guarda al risultato. Quali proteine (capi d'abbigliamento) sono presenti nella vostra cellula (guardaroba)?
Possiamo vedere cosa succede alle proteine dopo la traduzione e come interagiscono tra loro. Per saperne di più, consultate il nostro articolo su proteomica .
