La memoria epigenética se transmite a través de generaciones

20-22/09/2014 - E.P.

La investigación se centró en una modificación epigenética bien estudiada, la metilación de una proteína de empaquetamiento del ADN denominada histona H3

Un estudio realizado por científicos de la Universidad de California, Santa Cruz, en Estados Unidos, muestra cómo la memoria epigenética puede ser pasada a través de generaciones y de célula a célula durante el desarrollo. El estudio, que se publica en 'Science', se centró en una modificación epigenética bien estudiada, la metilación de una proteína de empaquetamiento del ADN llamada histona H3.

Un creciente cuerpo de evidencia sugiere que el estrés ambiental puede causar cambios en la expresión de genes que se transmiten de padres a hijos, por lo que la epigenética es un tema candente. La metilación de un aminoácido particular (lisina 27) en la histona H3 se conoce por apagar o "reprimir" genes y esta marca epigenética se encuentra en todos los animales multicelulares, desde los seres humanos hasta el diminuto gusano redondo 'C. Elegans' que se utilizó en este trabajo.

"Ha habido un debate abierto sobre si la marca de metilación puede ser transmitida a través de las divisiones celulares y de generación en generación, y ahora hemos demostrado que sí", resume la autora Susan Strome, profesora de Biología Molecular, Celular y del Desarrollo en la Universidad de California Santa Cruz.

El laboratorio de Strome creó gusanos con una mutación que elimina la enzima responsable de hacer la marca de metilación y luego los cruzó con gusanos normales. Mediante el uso de marcadores fluorescentes, los expertos fueron capaces de rastrear el destino de los cromosomas marcados y no marcados bajo el microscopio, desde células de óvulos y espermatozoides a células en división de embriones después de la fecundación.

Los embriones de óvulos mutantes fecundados por espermatozoides normales tuvieron seis cromosomas metilados (de los espermatozoides) y seis sin marcar o cromosomas "desnudos" (del óvulo). Conforme se desarrollaron los embriones, las células replicaron sus cromosomas y se dividieron. Los investigadores vieron que cuando un cromosoma marcado se replica, los dos cromosomas hijos están también marcados, pero sin la enzima necesaria para la metilación de histonas, las marcas epigenéticas se diluyen progresivamente con cada división celular.

"La marca se mantiene en los cromosomas derivados del cromosoma inicial que tiene la marca, pero no es suficiente para que los dos cromosomas hijos se carguen completamente", señala Strome. "Así que la marca es brillante en un embrión unicelular, menos detectable después de que la célula se divida, todavía más débil en un embrión de cuatro células y en alrededor de 24 a 48 células ya se no puede ver más", detalla.

Luego, los investigadores hicieron el experimento inverso, fertilizando óvulos normales con espermatozoides mutantes. La enzima de metilación (llamada PRC2) normalmente está presente en las células de óvulos, pero no en las de esperma. Así que los embriones en el nuevo experimento todavía tenían seis cromosomas limpios (esta vez de los espermatozoides) y seis cromosomas marcados, pero también poseían la enzima.

"Cuando miramos los cromosomas a través de divisiones celulares, los cromosomas marcados permanecen marcados y se mantienen vivos, porque la enzima mantiene la restauración de la marca, pero los cromosomas desnudos permanecen desnudos, división tras división", explica Strome. "Eso muestra que el patrón de marcas heredado se transmite a través de múltiples divisiones celulares", añade.

Strome señala que las conclusiones de este estudio sobre la transmisión de la metilación de histonas en 'C. Elegans' tienen importantes implicaciones en otros organismos, a pesar de que los diferentes organismos utilizan el marcador represivo que se ha estudiado para regular distintos genes en aspectos diferentes del desarrollo. Todos los animales usan la misma enzima para crear la misma marca de metilación como una señal para la represión de genes y los colegas que estudian la epigenética en los modelos experimentales y los seres humanos están entusiasmados con los nuevos hallazgos, según Strome.

"La herencia epigenética transgeneracional no es un campo resuelto, sino que es muy fluctuante", apunta esta experta. "Hay docenas de potenciales marcadores epigenéticos. En los estudios que documentan la herencia epigenética de padres a hijos, no está claro qué se transmite y la comprensión molecular es muy complicada. Tenemos un ejemplo específico de que la memoria epigenética se transmite y lo podemos ver en el microscopio. Es una pieza del rompecabezas", concluye.