O que é epigenética? Recursos e funções - Médico - 2023

Contente

Os genes são a base para armazenar as informações que codificam todos os processos biológicos nos seres vivos.

Estes contêm DNA e, por sua vez, são organizados em cromossomos condensados. O genoma de cada indivíduo compreende todo o seu material genético e é herdado de pais para filhos. Algo que sempre foi considerado um dogma na ciência é que o DNA que define cada organismo não muda ao longo de sua vida, mas a epigenética lança dúvidas sobre essa questão.

Este ramo da ciência explora mudanças na expressão de genes no organismo além da modificação do próprio DNA, lidando com conceitos abstratos que escapam da dupla hélice conhecida por todos. Neste espaço mergulhamos no mundo da epigenética, desde a sua utilidade às aplicações na medicina.

Epigenética: complexidade e mudança

O próprio termo que nos preocupa é controverso em si mesmo, uma vez que epigenética tem diferentes significados dependendo do quadro em que é estudada:

Na genética do desenvolvimento, refere-se aos mecanismos de regulação gênica que não são produzidos pela modificação do DNA.
Em biologia evolutiva, refere-se aos mecanismos de herança que não respondem à herdabilidade genética.
Na genética de populações, explica as variações nos caracteres físicos determinados pelas condições ambientais.

É nesse primeiro sentido que vamos nos concentrar, pois é de especial interesse saber como é possível que a expressão de genes em seres humanos varie de acordo com a idade e as condições ambientais, entre outros fatores. Mesmo assim, é fundamental não perder de vista que esses processos também ocorrem em outros seres vivos (pelo menos mamíferos), pois no final das contas, as pessoas não deixam de ser animais tão selvagens quanto um lobo de um ponto. visão fisiológica.

Como ocorrem as mudanças epigenéticas?

Existem vários mecanismos epigenéticos de regulação gênica. A seguir, explicaremos os mais relevantes da maneira mais simples possível.

1. Metilação de DNA

A metilação é um processo que ocorre em mamíferos após a replicação, ou seja, quando a dupla hélice do DNA já está totalmente formada. Geralmente explicado, é baseado na adição de um grupo metil na citosina, uma das bases nitrogenadas que fazem parte de alguns dos nucleotídeos do DNA. Por vários mecanismos, um alto grau de metilação está associado ao silenciamento do gene. Vários estudos têm proposto que este processo é essencial na organização dos genes durante as primeiras fases de vida dos seres vivos., ou seja, gametogênese e embriogênese.

2. Variação na cromatina

A cromatina é a forma pela qual o DNA se apresenta no núcleo das células. É uma espécie de “colar de contas”, onde a informação genética atua como um fio e as histonas (proteínas específicas) atuam como cada uma das bolas. Uma vez formada essa imagem mental, é fácil entender por que as variações na cromatina são uma das bases da epigenética. Combinações específicas na modificação de histonas promovem a expressão ou silenciamento de certos genes.

Essas mudanças podem ser produzidas por processos bioquímicos, como metilação, fosforilação ou acetilação. entre outros, mas os efeitos e operação de todas essas reações ainda estão sob extenso estudo.

3. RNA não codificador

Enquanto o DNA é a biblioteca de informações genéticas dos seres vivos, em geral, o RNA poderia ter a função de construtor, uma vez que é responsável pela síntese de proteínas no corpo humano. Parece que as regiões de RNA não codificantes (ou seja, não utilizadas para a construção de proteínas) desempenham um papel importante nos mecanismos epigenéticos.

De um ponto de vista geral, as informações de certos segmentos de DNA são "lidas" e transformadas em moléculas de RNA que carregam informações suficientes para dar origem a uma proteína. Chamamos esse processo de transcrição. Essa molécula (RNA mensageiro) é usada como mapa de leitura para montar cada segmento da proteína buscada, o que é conhecido como tradução. Alguns segmentos de RNA não codificantes são conhecidos por sua capacidade de degradar esses transcritos., o que impede a produção de proteínas específicas.

Sua utilidade na medicina

Bom, E qual é o propósito de conhecer todos esses mecanismos? Além de obter conhecimento (o que por si só justifica sua pesquisa), existem vários usos da epigenética na medicina moderna.

1. Saber sobre o câncer

A primeira das alterações epigenéticas observadas nos processos tumorais cancerígenos é a baixa taxa de metilação de seu DNA em comparação com o tecido normal. Embora os processos que iniciam essa hipometilação ainda não sejam totalmente conhecidos, vários estudos sugerem que essas mudanças ocorrem nos estágios iniciais do câncer. Assim, essa modificação do DNA promove o aparecimento de células cancerígenas, entre outros fatores, pois gera instabilidade significativa nos cromossomos.

Ao contrário da hipometilação do DNA, a hipermetilação em certas regiões também pode promover a formação de tumores, pois silencia genes que nos protegem deles.

Uma das diferenças essenciais entre a genética normal e a epigenética é que esses processos de metilação são reversíveis nas condições certas. Com regimes de medicamentos indicados e tratamentos específicos, exemplos como genes silenciados pela hipermetilação do DNA poderiam despertar de seu sono e desempenhar suas funções de supressão de tumor de forma adequada. É por isso que a epigenética parece ser um campo médico muito promissor quando se trata de combater o câncer.

2. Mudanças e estilo de vida

Estão começando a ser encontradas evidências de que o ambiente, a nutrição, o estilo de vida e os fatores psicossociais podem modificar parcialmente nossas condições epigenéticas. Várias teorias propõem que esses processos poderiam ser uma ponte entre o genoma, que parece estático e inflexível de forma natural, e o ambiente que cerca o indivíduo, que é altamente mutável e dinâmico.

Um exemplo disso é que, por exemplo, em dois gêmeos idênticos que se desenvolvem em regiões geográficas diferentes, suas respostas às doenças são diferentes, embora o código genético seja quase o mesmo. Isso só pode ser explicado pela importância do meio ambiente nos processos fisiológicos individuais. Alguns estudos chegaram a associar a metilação do DNA a processos como o cuidado materno ou a depressão em mamíferos, o que evidencia ainda mais a importância do meio ambiente na expressão dos genes.

No mundo animal, a modificação da expressão gênica é amplamente observada. Por exemplo, existem borboletas que mudam a cor de suas asas de acordo com a época do ano, espécies de répteis e peixes onde o sexo dos filhotes depende da temperatura ou do tipo de alimento que comem (as larvas das abelhas podem se diferenciar em rainhas ou operárias de acordo com o tipo de alimentação). Mesmo assim, esses mecanismos de relação entre o meio ambiente e os genes em humanos ainda não foram totalmente descritos.

Em conclusão

Como vimos, a epigenética parece ser o elo de ligação entre um código genético que era originalmente invariável e a plasticidade ambiental à qual os seres vivos estão continuamente sujeitos. Essas mudanças não se baseiam na modificação do próprio DNA, mas na seleção de quais genes se expressam e quais não por meio dos mecanismos mencionados (metilação, modificação da cromatina ou RNA não codificante).

Todos esses conceitos revisados aqui continuam a ser estudados hoje, pois este ramo da ciência é relativamente novo e ainda requer muitas pesquisas. Apesar da atual falta de conhecimento, epigenética nos mostra um futuro promissor quando se trata de abordar doenças como o câncer.

Referências bibliográficas

Elnitski, L. (s. F.). Epigenética | NHGRI. Genome.gov. Recuperado em 7 de julho de 2020, em https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Epigenetica
Bird, A. (2007). Percepções de epigenética. Nature, 447 (7143), 396.
Jaenisch, R., & Bird, A. (2003). Regulação epigenética da expressão gênica: como o genoma integra sinais intrínsecos e ambientais. Nature genetics, 33 (3), 245-254.
Goldberg, A. D., Allis, C. D., & Bernstein, E. (2007). Epigenética: uma paisagem ganha forma. Cell, 128 (4), 635-638.
Sharma, S., Kelly, T. K., & Jones, P. A. (2010). Epigenética no câncer. Carcinogênese, 31 (1), 27-36.
Esteller, M. (15/02/2018). Epigenética do câncer: do que exatamente estamos falando? | Biocat. biocat. https://www.biocat.cat/es/entrevistas/epigenetica-cancer-hablamos-exaicamente#:%7E:text=La%20alteraci%C3%B3n%20epigen%C3%A9tica%20es%20una,se%20describieron% 20em% 20os% 20tumores.
Almon, R. (2009). Epigenética e medicina. Jornal de Saúde Pública e Nutrição, 10 (4).
Skinner, M. K., Manikkam, M., & Guerrero-Bosagna, C. (2010). Ações transgeracionais epigenéticas de fatores ambientais na etiologia das doenças. Trends in Endocrinology & Metabolism, 21 (4), 214-222.
Oberlander, T.F. et al. (2008) Exposição pré-natal à depressão materna, metilação neonatal do gene do receptor de glicocorticóide humano (NR3C1) e respostas ao estresse do cortisol infantil. Epigenetics 3, 97-106.
Champagne, F.A. et al. (2006) Cuidado materno associado à metilação do promotor do receptor de estrogênio alfa1b e expressão do receptor de estrogênio alfa na área pré-óptica medial da prole feminina. Endocrinology 147, 2909-2915.