Un mecanismo molecular para la herencia epigenética.

Investigaciones recientes, de algunas de las cuales nos hemos hecho eco en Experientia docet, han puesto de manifiesto que los padres estresados pueden pasar a sus hijos cambios epigenéticos que influyen en su riesgo de contraer enfermedades. Si bien los efectos sí habían sido detectados en el material genético, el mecanismo de transmisión no era conocido. Ahora, un estudio publicado en Cell [1] por un equipo de investigadores encabezado por Ki-Hyeon Seong, del Instituto Tsukuba RIKEN (Japón), muestra que, cuando las moscas están sometidas a estrés, un factor de transcripción deja de mantener compacta una parte del ADN llamada heterocromatina, permitiendo que se desenrede y se pueda copiar. Estos resultados vienen a confirmar en un organismo superior lo que ya se había encontrado en levaduras, sugiriendo que este mecanismo molecular para la herencia epigenética se mantiene entre especies, incluyendo la humana.

Desde los años noventa del siglo pasado, cuando se observó que los niños que nacían con bajo peso era más probable que padeciesen enfermedades cardíacas o diabetes cuando fuesen adultos, los investigadores han sospechado que las experiencias estresantes, como el hambre, de los padres pueden causar cambios epigenéticos que sus hijos heredan. Faltaba por elucidar el mecanismo.

A principios de año Experientia docet informaba (véase La hambruna del padre predispone al hijo a la obesidad) de que Carone et al. habían descubierto que cuando los ratones macho se alimentaban con una dieta baja en proteínas su ADN presentaba metilaciones y había más formación de colesterol en el hígado, características que después heredaban sus hijos. En 2009 un estudio [2] con levaduras demostraba que la molécula Atf1, que normalmente silencia los genes uniéndose a la heterocromatina, libera el ADN para permitir su transcripción en condiciones de estrés.

En las moscas no estresadas, el factor de transcripción ATF-2 (el homólogo del Atf1 de las levaduras en moscas y mamíferos) se enlaza a la heterocromatina, haciendo que sea muy compacta, impidiendo de esta forma su transcripción. Pero cuando los investigadores expusieron embriones de Drosophila a calor y cambios osmóticos (esto es lo que las moscas consideran condiciones muy estresantes) el ATF-2 se unía a un grupo fosfato, lo que hacía que dejase de compactar el ADN, lo que terminaba permitiendo la expresión de genes que antes estaban silenciados.

La activación de los genes de la parte del ADN que habitualmente está compactada (heterocromatina) también tiene consecuencias para un gen de una región cercana que codifica el color blanco para los ojos, lo que permitió a los investigadores seguir los cambios genéticos por esta característica del fenotipo. No sólo era más probable que las moscas sometidas a estrés tuviesen ojos blancos, también era más probable que su descendencia los tuviese, lo que sugiere que los cambios en la heterocromatina eran hereditarios.

[1] Seong, K., Li, D., Shimizu, H., Nakamura, R., & Ishii, S. (2011). Inheritance of Stress-Induced, ATF-2-Dependent Epigenetic Change Cell, 145 (7), 1049-1061 DOI: 10.1016/j.cell.2011.05.029

[2] Ors A, Grimaldi M, Kimata Y, Wilkinson CR, Jones N, & Yamano H (2009). The transcription factor Atf1 binds and activates the APC/C ubiquitin ligase in fission yeast. The Journal of biological chemistry, 284 (36), 23989-94 PMID: 19584054