Científicos arman el rompecabezas de la memoria epigenética

Un nuevo estudio británico esclarece cómo los organismos tienen la capacidad de crear una memoria biológica a partir de un factor variable como la temperatura o la nutrición.

Presentados en la revista Nature, los resultados permiten comprender mejor el mecanismo de esta memoria, lo que los expertos llaman una especie de «interruptor biológico», y cómo la descendencia puede heredarla. El estudio, realizado por investigadores del Centro John Innes (JIC), fue parcialmente financiado por el proyecto ENVGENE («Disección del silenciamiento epigenético mediado por el medio ambiente»), que recibió una beca de investigador avanzado del Consejo Europeo de Investigación (CEI) por un importe de 2,45 millones de euros a cargo del Séptimo Programa Marco (7PM) de la UE.

«Hay bastantes ejemplos en los que ahora sabemos que la actividad de los genes puede verse afectada a largo plazo por factores ambientales», explica el autor principal, el profesor Martin Howard del Departamento de Biología Computacional y de Sistemas del JIC. «Y en algunos casos, el medio ambiente que rodea a un individuo puede realmente afectar a la biología de la fisiología de su descendencia sin que haya cambios en la secuencia del genoma.»

Estudios anteriores señalaron que los hijos y nietos de las familias en las que la generación de los abuelos había sufrido de una grave escasez de alimentos tienen mayores probabilidades de que se les diagnostiquen enfermedades cardiovasculares y diabetes; la memoria epigenética podría explicarlo. Pero la pieza que faltaba en este rompecabezas era la explicación de cómo los individuos pueden desarrollar una «memoria» a partir de una condición variable. Aquí es donde interviene el estudio del JIC, codirigido por el profesor Howard y la profesora Caroline Dean, del Departamento de Biología Celular y del Desarrollo.

El equipo del JIC se basó en la capacidad de una planta para «recordar» la duración del invierno para poner en marcha el proceso de floración, de manera que la polinización, el desarrollo y dispersión de las semillas, y la germinación ocurran en el momento adecuado.

«Ya sabíamos mucho acerca de los genes implicados en la floración», afirmó el profesor Howard, «y estaba claro que algo que ocurre en el invierno influye en el calendario de la floración, en función de la duración del período de frío».

Los investigadores utilizaron una combinación de modelos matemáticos y análisis experimentales para desvelar el sistema por el cual un importante gen, el llamado «locus C de la floración» (FLC), se activa o se desactiva totalmente en cualquier célula y en su progenie.

Según el equipo, cuanto más largo sea el período de frío, más células tendrán el gen FLC constantemente en posición desactivada, dando lugar a un retraso en el proceso de floración. Los investigadores dicen que este fenómeno se llama memoria epigenética.

Si bien la memoria epigenética puede tomar distintas apariencias, los expertos creen que una forma clave de la misma implica a las histonas, que son unas proteínas alrededor de las cuales se enrolla el ácido desoxirribonucleico (ADN). Las histonas pueden llevar modificaciones químicas específicas, que a su vez pueden afectar a la expresión de los genes cercanos, activándolos o desactivándolos. Las células hijas pueden heredar estas modificaciones que, si ocurren en los gametos (células reproductoras sexuales maduras), también pasan a la descendencia.

Gracias al modelo elaborado, los científicos pudieron predecir si, dentro de cada célula, el gen FLC debería de estar completamente activado o desactivado, y comprobaron que la fracción de células que pasaban al estado desactivado aumentaba cuando se prolongaban los periodos de frío.

Otro miembro del grupo del profesor Dean y coautora del artículo, la Dra. Jie Song, descubrió que las histonas cercanas al gen FLC se modificaban durante el período frío, lo que explicaría la desactivación de dicho gen.

Comentando los resultados del estudio, el profesor Douglas Kell del Consejo de Investigación de la Biotecnología y las Ciencias Biológicas del Reino Unido (BBSRC), que también financió parcialmente el estudio, afirmó: «Este trabajo no sólo nos ayuda a comprender un fenómeno que es crucial para la seguridad alimentaria en el futuro: el calendario de floración en función de la variación climática, sino que además desvela un mecanismo importante que interviene en toda la biología».

Para más información:

Centro John Innes (JIC):

http://www.jic.ac.uk/corporate/index.htm

Nature:

http://www.nature.com/

Fuente: Cordis

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