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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Epigenética del envejecimiento

Epigenética del envejecimiento - Quilo de ciencia - cienciaes.com

No hay duda de que determinados temas de investigación proporcionan cierto morbo comparados con otros. No es lo mismo investigar sobre un nuevo procedimiento para resolver ecuaciones diferenciales que sobre cómo evitar el envejecimiento y alargar nuestra vida; tema este, del envejecimiento, relativamente joven pero uno de los que más convincentemente promete cambiar la realidad de nuestra sociedad y de nuestro mundo.

Esta semana se han producido al menos dos interesantes noticias científicas sobre el envejecimiento. La primera es que el análisis del genoma de una mujer que murió a los 115 años de edad, pero en un estado general comparable con el de personas con cuarenta años menos, indica que existen variantes génicas que alargan la vida. Aunque esto ya se sospechaba, este estudio lo confirma y abre la puerta a su identificación y también a su posible modificación futura.

Pero si la genética es complicada y nos oculta aún muchos secretos, es necesario hoy contar, además, con la epigenética. La palabra epigenética se forma con el prefijo griego “epi”, que significa “sobre”. La epigenética, por tanto, se encarga de estudiar lo que sucede sobre, o alrededor de, los genes.

Y es que los genes, esas largas ristras de ADN que contienen la información genética, no están solos: se encuentran siempre unidos a proteínas que los organizan, los empaquetan en apretados ovillos (de otra manera el ADN no cabría en una célula) y, sobre todo, controlan su actividad. La unión de estas proteínas a los genes está controlada por cambios químicos que, en general, modifican su carga eléctrica, cambiando así su capacidad de unión al ADN.

QUÍMICA Y GENES

Conviene recordar, en este año internacional de la Química, que el ADN es una molécula y, como tal, posee propiedades químicas. Una de ellas es que contiene muchas cargas negativas en su superficie. Como sabemos, las cargas negativas atraen a las positivas, y las moléculas de proteína que se unen al ADN poseen regiones en su superficie, esta vez cargadas positivamente, lo que, en efecto, posibilita su unión. La actividad de los genes, en gran medida, está controlada por la atracción electrostática. Curioso, a la par que sencillo.

Sabiendo esto, podemos ahora comprender que modificar la cantidad de carga eléctrica sobre la propia molécula de ADN, o sobre las proteínas que se unen a él, permite activar o frenar esta unión. De esta manera, la célula controla la actividad de los genes, es decir, controla que actúen con mayor o menor intensidad, lo que afecta al metabolismo y funcionamiento celular en su conjunto.

Aquí es donde comienza la epigenética. La epigenética es el estudio de las modificaciones químicas que se producen en el ADN, o en las proteínas que se unen a él, y que modifican las cargas eléctricas en estas moléculas, así como el estudio de sus efectos sobre los genes. Esta modificación de cargas eléctricas no es difícil de conseguir: basta con añadir o quitar, a ciertos átomos que poseen carga, un grupo metilo (formado por tres hidrógenos unido a un carbono). El grupo metilo, cuando es añadido, neutraliza la carga del átomo que antes la tenía; en cambio, cuando es retirado, la vuelve a generar.

GENES SOBRE GENES

Una compleja maquinaria de proteínas, llamadas metilasas (que añaden metilos) y demetilasas (que los quitan), regula la adición o sustracción de grupos metilo en puntos concretos de las proteínas, o del ADN. Pero lo más interesante es que dicha maquinaria también produce las mismas modificaciones químicas en el momento de la división celular, cuando el ADN se duplica. Por esta razón, los cambios químicos en genes o proteínas son transmitidos de generación en generación. La maquinaria de metilación y demetilación está codificada también por determinados genes y si estos poseen mutaciones perjudiciales, la maquinaria no funciona bien y la regulación epigenética tampoco lo hace. Como vemos, existe pues una interesante, aunque compleja, relación entre la genética y la epigenética. La vida es un lío… o varios.

Pero vamos a aclararnos. Si hemos confirmado que ciertos genes pueden retrasan el proceso de envejecimiento, no sería de extrañar que las modificaciones epigenéticas también lo afectaran. Es lo que han intentado averiguar un grupo de investigadores de las universidades de Stanford y Harvard, en USA, quienes publican sus descubrimientos en la revista Nature, y en esto consiste la segunda noticia a la que me refería arriba.

Trabajando con el gusano nematodo Caenorhabditis elegans en el laboratorio, los investigadores encontraron ejemplares que vivían de un 20 a 30 por ciento más de lo normal. Los científicos comprobaron que estos longevos gusanos poseían mutaciones que afectaban su capacidad de modificar químicamente a la histona H3, una de las proteínas de unión al ADN más importantes. En esos gusanos, la maquinaria de metilación no podía añadir tres grupos metilo en un punto particular de dicha histona, lo que la dejaba con carga positiva, unida al ADN, disminuyendo la actividad de varios genes. Los investigadores comprobaron también que los efectos sobre la actividad de esos genes eran heredables y se transmitían de generación en generación. Es decir, los cambios epigenéticos eran transmisibles, como era de esperar.

Desconocemos aún si algo similar sucede en el ser humano y si las personas muy longevas, como la mujer que mencionaba al principio, poseen modificaciones epigenéticas, además de genéticas. De lo que no cabe duda es de que en unos años lo habremos averiguado, lo que abrirá nuevas posibilidades de retrasar un día el proceso de envejecimiento y de muchas enfermedades degenerativas asociadas con él.

OBRAS DE JORGE LABORDA.

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos

Las mil y una bases del ADN y otras historias científicas

Se han clonado los dioses.

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