Las tres Drosophilas del experimento, con ojos de diferentes colores. Foto: © Filippo Ciabrelli. CNRS
Investigadores franceses han demostrado la existencia en la mosca Drosophila de una herencia epigenética transgeneracional, informa el CNRS en un comunicado.
La epigenética estudia los cambios que ocurren en la actividad de los genes que no implican modificación de la secuencia del ADN. Estos cambios pueden ser transmitidos durante la división celular. Al contrario de lo que pasa en las mutaciones que afectan a la secuencia del ADN, los cambios epigenéticos son reversibles.
Los investigadores modificaron transitoriamente la función de las proteínas del grupo Polycomb, involucrado en la regulación epigenética de las células y esencial para el desarrollo embrionario.
De esta forma obtuvieron líneas de Drosophila portadoras de la misma secuencia de ADN, pero caracterizadas por tener ojos de colores diferentes. Esta herencia epigenética se aplica tanto a las líneas transgénicas que a las líneas naturales y puede ser modificada por cambios en las condiciones ambientales, como la temperatura. Los resultados se publican en la revista Nature Genetics.
Ojos de diferentes colores
Todas las moscas tienen el mismo ADN, pero al mismo tiempo tienen características muy diferentes: los investigadores han conseguido drosophilas con los ojos blancos, amarillos y rojos, modificando de manera transitoria las interacciones de los genes seleccionados de las proteínas Polycomb, que son complejos proteicos implicados en la represión de numerosos genes, especialmente los genes del desarrollo embrionario.
Las informaciones necesarias al funcionamiento de las células no son transportadas todas por el material genético. Otros parámetros, transmitidos de forma hereditaria pero no codificados por los genes de un individuo, rigen también la vida de las células.
Estos factores, llamados epigenéticos, tienen una etiqueta química y una organización espacial bien definida en el genoma. Corresponden particularmente a las modificaciones de las histonas, las proteínas básicas a través de las cuales el ADN se enrosca.
Las proteínas del grupo Polycomb están, por su parte, implicadas en la definición de la arquitectura tridimensional de los cromosomas, que regulan estableciendo interacciones entre los genes en el espacio 3D del núcleo celular. Por ello, según la posición de un gen en un momento determinado, su expresión será activada o reprimida.
La epigenética estudia los cambios que ocurren en la actividad de los genes que no implican modificación de la secuencia del ADN. Estos cambios pueden ser transmitidos durante la división celular. Al contrario de lo que pasa en las mutaciones que afectan a la secuencia del ADN, los cambios epigenéticos son reversibles.
Los investigadores modificaron transitoriamente la función de las proteínas del grupo Polycomb, involucrado en la regulación epigenética de las células y esencial para el desarrollo embrionario.
De esta forma obtuvieron líneas de Drosophila portadoras de la misma secuencia de ADN, pero caracterizadas por tener ojos de colores diferentes. Esta herencia epigenética se aplica tanto a las líneas transgénicas que a las líneas naturales y puede ser modificada por cambios en las condiciones ambientales, como la temperatura. Los resultados se publican en la revista Nature Genetics.
Ojos de diferentes colores
Todas las moscas tienen el mismo ADN, pero al mismo tiempo tienen características muy diferentes: los investigadores han conseguido drosophilas con los ojos blancos, amarillos y rojos, modificando de manera transitoria las interacciones de los genes seleccionados de las proteínas Polycomb, que son complejos proteicos implicados en la represión de numerosos genes, especialmente los genes del desarrollo embrionario.
Las informaciones necesarias al funcionamiento de las células no son transportadas todas por el material genético. Otros parámetros, transmitidos de forma hereditaria pero no codificados por los genes de un individuo, rigen también la vida de las células.
Estos factores, llamados epigenéticos, tienen una etiqueta química y una organización espacial bien definida en el genoma. Corresponden particularmente a las modificaciones de las histonas, las proteínas básicas a través de las cuales el ADN se enrosca.
Las proteínas del grupo Polycomb están, por su parte, implicadas en la definición de la arquitectura tridimensional de los cromosomas, que regulan estableciendo interacciones entre los genes en el espacio 3D del núcleo celular. Por ello, según la posición de un gen en un momento determinado, su expresión será activada o reprimida.
Cambios genéticos sin tocar el ADN
Perturbando de forma transitoria estas interacciones, los investigadores han podido establecer líneas de Dropsophila caracterizadas por niveles diferentes de represión o activación génica, dependiendo de las Polycomb.
Los investigadores han secuenciado el genoma entero de cada línea de Dropsophila, con la finalidad de evitar que su ADN sea idéntico. Pero, a pesar de la identidad de sus secuencias de ADN, las líneas pueden ser mantenidas indefinidamente y transmiten fielmente sus diferencias fenotípicas, una vez establecidas.
Este fenómeno puede ser reversible: cruzando estos individuos con genes sobreexpresados o subexpresados con Drosophilas que no tienen estas modificaciones, es posible inducir un regreso a la normalidad del color de los ojos sin que cambie la secuencia de ADN, lo que demuestra la forma epigenética de esta forma de herencia.
Los investigadores han podido mostrar a continuación que la modificación de las condiciones ambientales, especialmente la temperatura, puede afectar a la expresión de la información epigenética en muchas generaciones, sin por ello afectar a su transmisión.
Esta influencia transitoria del entorno en el cual han vivido las generaciones anteriores otorga a este mecanismo epigenético propiedades evolutivas únicas. La pertinencia del fenómeno en la naturaleza ha sido confirmada por estudios desarrollados por los investigadores franceses.
Este equipo ha demostrado así la existencia de una herencia epigenética transgeneracional estable, dependiendo de la estructura tridimensional de los cromosomas regulada por los factores Polycomb.
Estos resultados arrojan nuevas perspectivas a las ciencias biomédicas. Sugieren que la epigenética podría explicar el misterio de la “heredabilidad perdida”, es decir, la incapacidad de encontrar las causas genéticas de algunos caracteres hereditarios normales, así como de numerosas patologías humanas.
Perturbando de forma transitoria estas interacciones, los investigadores han podido establecer líneas de Dropsophila caracterizadas por niveles diferentes de represión o activación génica, dependiendo de las Polycomb.
Los investigadores han secuenciado el genoma entero de cada línea de Dropsophila, con la finalidad de evitar que su ADN sea idéntico. Pero, a pesar de la identidad de sus secuencias de ADN, las líneas pueden ser mantenidas indefinidamente y transmiten fielmente sus diferencias fenotípicas, una vez establecidas.
Este fenómeno puede ser reversible: cruzando estos individuos con genes sobreexpresados o subexpresados con Drosophilas que no tienen estas modificaciones, es posible inducir un regreso a la normalidad del color de los ojos sin que cambie la secuencia de ADN, lo que demuestra la forma epigenética de esta forma de herencia.
Los investigadores han podido mostrar a continuación que la modificación de las condiciones ambientales, especialmente la temperatura, puede afectar a la expresión de la información epigenética en muchas generaciones, sin por ello afectar a su transmisión.
Esta influencia transitoria del entorno en el cual han vivido las generaciones anteriores otorga a este mecanismo epigenético propiedades evolutivas únicas. La pertinencia del fenómeno en la naturaleza ha sido confirmada por estudios desarrollados por los investigadores franceses.
Este equipo ha demostrado así la existencia de una herencia epigenética transgeneracional estable, dependiendo de la estructura tridimensional de los cromosomas regulada por los factores Polycomb.
Estos resultados arrojan nuevas perspectivas a las ciencias biomédicas. Sugieren que la epigenética podría explicar el misterio de la “heredabilidad perdida”, es decir, la incapacidad de encontrar las causas genéticas de algunos caracteres hereditarios normales, así como de numerosas patologías humanas.
Referencia
Stable Polycomb-dependent transgenerational inheritance of chromatin states in Drosophila. Nat. Genet. 2017 Apr 24. doi:10.1038/ng.3848.
Stable Polycomb-dependent transgenerational inheritance of chromatin states in Drosophila. Nat. Genet. 2017 Apr 24. doi:10.1038/ng.3848.