Metilación del ADN y cáncer

La metilación del ADN está implicada en el control epigenético de la expresión o silenciamiento de los genes con relación al tipo de ambiente en el que nos encontramos y cómo respondemos ante él.

Además, parece que la metilación del DNA se encuentra implicada en procesos patológicos como el cáncer, aterosclerosis, respuesta al ejercicio…

En la actualidad los investigadores están muy centrados en la relación de la epigenética y el cáncer, y los efectos que tiene la epigenética en el control de la metilación del ADN en el desarrollo y proliferación de las neoplasias, y no solo por ser dianas terapéuticas, sino también por ser útiles en el diagnóstico y pronóstico.

Metilación del ADN y carcinogénesis

Podemos decir que el cáncer es la consecuencia de la alteración en los mecanismos de regulación del ADN, además de las alteraciones en la función de los promotores o las alteraciones genéticas, nos podemos encontrar alteraciones en la regulación epigenética y de estos promotores por la metilación del ADN, entre otras (acetilación, fosforilación…).

Los efectos de la metilación del ADN, conduce, según las circunstancias, a silenciamiento o sobreexpresión de un/unos genes determinados que pueden ser inductores o promotores del cáncer.

Metilación; La firma del cáncer

Las células tumorales tienen un patrón característico de metilación, hasta el punto, que se pueden detectar las células tumorales y su estirpe gracias a la identificación de este patrón de metilación.

Los investigadores han podido demostrar, que además de ser una firma característica del cáncer, se puede emplear como biomarcador del diagnóstico y pronóstico del tipo de cáncer, así como de la supervivencia.

La metilación del ADN

El ADN corresponde a la información genética formada por un sinfín de pares de bases que dan lugar a los genes y estos a su vez a las diferentes moléculas que nos componen, ya sean funcionales o estructurales.

En el ADN desnudo tenemos toda la información de nuestra especie, pero esto no es suficiente ya que los genes se expresan según las circunstancias, su relación con el entorno.

Para ello es necesario que entre en juego la epigenética, esta es la que se encarga de expresar o silenciar los patrones de lectura del genoma, y esto se hace por medio de marcadores para el genoma, que conducen a modificaciones estructurales y moleculares dando lugar a la regulación de las funciones celulares y la vida.

La función epigenética, que se sabe en la actualidad que es heredable, se encuentra regulada por la metilación, además de por otras modificaciones como la fosforilación, acetilación…

¿Cómo se produce la metilación del ADN?

Entendemos que las células de un organismo multicelular contienen la misma información genética, pero en un organismo maduro su expresión fenotípica las diferencia sustancialmente a unas de otras, y es aquí donde entra en juego el papel de la epigenética.

Gracias a estas modificaciones del genoma cada célula expresa o silencia determinados genes y de esta forma desarrollará unas funciones específicas, haciendo que esta sea un enterocito, neumocito, hepatocito… gracias a que cada célula lee la partitura genética en función de sus necesidades.

La metilación es un proceso epigenético que se produce en el ADN de las células, en determinadas regiones del genoma ricas en citosinas, ya parece ser, que estas regiones son capaces de regular una importante cantidad de genes. 

Siendo por esto importante, crucial, capital… las alteraciones de la metilación por influir estas sobre la división, diferenciación y función de la célula.

Metilación del ADN y el cáncer

 Las células neoplásicas junto con las células envejecidas comparten alteraciones en la metilación, que juegan un papel importante en la función celular, el envejecimiento y la aparición de displasias, neoplasias…

Entre las alteraciones de la metilación tenemos la hipometilación de la heterocromatina que conduce a una inestabilidad genómica, este hecho de hipometilación favorece la interacción de la heterocromatina dando lugar a un incremento en la probabilidad de que se activen mecanismos de recombinación durante las mitosis.

Por otro lado, las alteraciones de la metilación como las hipermetilaciones de la eucromatina, en particular en los genes constitutivos, así como en los genes supresores de tumores, conducen a su silenciamiento y por tanto a la pérdida de función que derivan en una menor capacidad en la respuesta natural de la célula, como pueden ser alteraciones en la capacidad reparativa de la célula.

Estos conocimientos han conducido a poder emplearse las diferencias en la metilación del ADN para el estudio de multitud de neoplasias, por medio de complejos métodos de identificación, para detectar por el análisis de la hipermetilación de genes en diversos cánceres, las diferentes alteraciones que de esto derivan, tanto; enzimáticas, de genes supresores de tumores, etc…

La metilación en diversos procesos

Como se ha mencionado la metilación tiene su función sobre el control de la expresión de diferentes genes, según las circunstancias a las que se vea sometida la célula o grupo de células, por medio de mecanismos epigenéticos.

Por eso a continuación procederemos a nombrar los efectos de la metilación y algunos de sus efectos en diferentes órganos y sistemas:

Metilación y cáncer

Como hemos mencionado la metilación interviene en la regulación de la transcripción, regiones altamente metiladas conducen al silenciamiento, pudiéndose dar tanto a largo como a corto plaza. 

Estas alteraciones de la metilación afectan, por ejemplo; En el caso de las hipermetilaciones silenciando los genes supresores de tumores… y las hipometilaciones en la activación de los oncogenes que son aquellos que pierden el control y regulación por el sistema.

Metilación y arteriosclerosis

Aunque es complejo y requiere de mayor desarrollo, los estudios sobre los efectos epigenéticos y la metilación del ADN en enfermedades sistémicas, se ha visto que juegan un papel importante como los efectos de la metilación y su influencia en las enfermedades cardiovasculares.

Como ejemplo tenemos; Los niveles elevados de homocisteína alteran las funciones de las metiltransferasas del DNA, de forma que producirán hipometilaciones, tanto en el endotelio vascular como en macrófagos, otras células inmunes… y como consecuencias incremento de la actividad, que conducirá a una disfunción endotelial favoreciendo el desarrollo y progresión de la arteriosclerosis.

Además, se han encontrado cambios en otras enzimas y celular que parecen también implicadas en la arteriosclerosis.

Metilación y envejecimiento

Se ha demostrado cómo el ambiente influye en la expresión génica, sujeto en muchos casos al silenciamiento o sobreexpresión asociado a la metilación del DNA. 

Se ha demostrado que la hipometilación está asociada o mejor dicho es proporcional a la edad biológica, pudiendo ser un potencial marcador del envejecimiento biológico.

Metilación y ejercicio

Se han inferido de diferentes estudios los efectos del ejercicio sobre el tejido músculo-esquelético, decir, que la metilación de DNA es uno de ellos, de forma que ante una intervención por medio de la realización o no de actividad física, conduce a diferencias en la metilación del DNA que está implicado en las funciones energéticas y la división celular del tejido muscular.

Siendo significativo, la reducción de las metilaciones de ciertos promotores como PGC-1ª, PDK4… tras el entrenamiento, de forma que el ejercicio produce regulación epigenética por medio de la hipometilación de ciertos promotores con el fin de obtener mayor energía con incremento de los ARNm de diferentes enzimas con funciones energéticas, incrementar el número de mitocondrias y de la red capilar en el tejido muscular.

Siendo todo lo opuesto en el caso de las personas sedentarias.

Conclusiones 

La epigenética es un mecanismo fundamental que facilita nuestra adaptación con el medio que nos rodea y que además se ve influenciada por cómo nos enfrentamos ante la vida.

Uno de los mecanismos epigenéticos implicados en la regulación de los genes es la metilación de ADN, siendo muy importante su desequilibrio en múltiples patologías, como las mencionadas y muchas más.

La epigenética es heredable y por consiguiente lo que hacemos en la actualidad afectará a nuestra descendencia, por eso es importante ser consciente de la magnitud de nuestros actos.

Por último, somos un todo cibernético donde los diferentes sistemas orgánicos como sociales y otros… tienen efectos recíprocos modificándose los unos a los otros dando nuevos contextos vitales.