1. ¿Puede el ambiente afectar la
expresión de nuestros genes?
Camila Márquez B. – Medicina
Profesor: Pablo Coronado

2. 
 Actualmente, el conocer las secuencias del ADN es un
gran paso, pero persiste el trabajo en reconocer la forma
de cómo funciona el material genético que es ahora el
gran reto.
 Desde el año 1942, en que Conrad Waddington puso el
concepto de la epigenética en el mundo de la biología, se
han generado innumerables estudios procurando
comprobar de qué forma el ambiente puede afectar la
expresión de nuestros genes.
 Conrad ha definido la epigenética como “la rama de la
biología que estudia la interacción causal entre los genes
y sus productos, de los cuales emerge el fenotipo final”.
 Esto, también debe llevarnos a conocer y estudiar las
formas más frecuentes de que un gen se exprese de
forma alterada y la forma en que afecten el ADN.
Introducción

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¿Qué es la Epigenética?
 La epigenética es una ciencia que se basa en la existencia de una regulación de
la expresión génica que no está relacionado con la secuencia de bases
nitrogenadas sino con la organización estructural que ésta adopta en un
momento determinado dentro del núcleo celular.
 Concepto a concepto, se está descifrando un nuevo lenguaje del genoma e
introduciendo la noción de que nuestras propias experiencias pueden
«marcar» nuestro material genético y que estas marcas pueden ser
transmitidas a generaciones futuras.
 El trabajo central de esta ciencia es esclarecer cómo,
cuándo y por qué se regula la expresión de los genes y de
qué manera el ambiente influye sobre esta expresión

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 Las marcas epigenéticas regulan el estado “abierto” o “cerrado” de las
regiones del genoma y por tanto controlan el estado activado o inactivado
de los genes. Los tres mecanismos básicos referidos como fenómenos
epigenéticos son:
Marcas epigenéticas
Modificación de las histonas
Metilación del ADN
Intervención de secuencias de pequeños
ARN no codificantes.

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 Las histonas son las proteínas propias de la cromatina del ADN.
 Se ha determinado que las histonas pueden sufrir modificaciones
postraduccionales que alteran la conformación de la cromatina. Estas
modificaciones son principalmente: acetilación, fosforilación, metilación,
deaminación, ubicuitinización, principalmente debido a factores ambientales.
 Existen estudios que apuntan a que combinaciones específicas de modificaciones de
las histonas puedan leerse como un código, que determina, por ejemplo, si el gen
asociado debería estar activado o inactivado.
Marcas epigenéticas: Modificación de histonas

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 El ADN está compuesto por cuatro bases nitrogenadas diferentes, que representan
las cuatro letras del código genético: adenina, citosina, guanina y timina
 A veces, el pequeño grupo químico denominado metilo (-CH3) se añade a una base,
lo cual agrega un nivel extra de información. En organismos superiores, la
metilación está principalmente restringida a la base citosina.
 La citosina metilada se asocia a la formación de cromatina “cerrada” y por tanto
con la desactivación de genes.
Marcas epigenéticas: Metilación del ADN
ADN
metiltrans
ferasa

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 Es así como las marcas de metilación determinan el silenciamiento de algunos
genes.
 Se observa por ejemplo en la inactivación del cromosoma X y en los genes
parentalmente improntados.
 Los grupos metilo (-CH3) son adquiridos a través de la dieta y son donados al
ADN a través de la vía del folato y la metionina; es así como un bajo nivel de estos
puede provocar serias consecuencias clínicas como: defectos en el tubo neural,
cáncer y arteriosclerosis
Marcas epigenéticas: Metilación del ADN

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 No siempre la secuencia de ADN
de un gen determina un ARN que
se traduce en proteína. Pequeños
ARN no codificantes pueden causar
el silenciamiento génico a través de
los denominados ARN de
interferencia
 Estas secuencias de ARN
interfieren por complementariedad
con secuencias de ADN o ARN
codificantes.
Marcas epigenéticas: ARN no codificantes

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 Una de los aportes más relevantes de la epigenética es la observación de que la
actividad enzimática de las proteínas responsables del «marcaje» de la
cromatina (HATs, HDACs, metil transferasas de ADN y otras) es sensible a
señales del entorno, de tal manera que el ADN y las histonas pueden quedar
marcadas en función de ciertos estímulos ambientales.
 Entre los factores de los que se tienen evidencias que alteran los procesos
epigenéticos, porque actúan como inhibidores de la acetilación, la metilación y
otros procesos epigenéticos, podemos enumerar los siguientes:
Factores ambientales

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 Dentro de los factores químicos
podemos mencionar los agentes
contaminantes del medio ambiente,
tales como los metales (arsénico) e
hidrocarburos aromáticos
(benzopireno), que pueden
desestabilizar el genoma y modificar el
metabolismo celular
 El efecto de la exposición a tales
contaminantes puede variar debido a
alteraciones genéticas preexistentes que
pueden predisponer a las personas a
cambios epigenéticos
Factores ambientales

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 En numerosos estudios de poblaciones humanas, se ha observado que el “estilo
de vida” de los abuelos puede tener consecuencias fenotípicas en sus nietos.
Estos efectos generacionales no han podido ser explicados por mutaciones
genéticas, por lo que pueden estar relacionados con la herencia epigenética
Factores ambientales

12. 
 El epigenoma, parece ser más vulnerable a factores
ambientales durante la embriogénesis debido a que la
síntesis de ADN es muy alta y los patrones de
metilación del ADN requeridos para el desarrollo de
tejidos normales, son establecidos durante este periodo
 Las modificaciones epigenéticas causadas por el
ambiente nutricional del embrión, feto y neonato están
involucradas en la etiología de enfermedades en los
adultos
 Esto involucra diferentes mecanismos intrínsecos que
también están influenciados por el ambiente uterino: la
calidad y la cantidad de nutrientes disponibles para el
feto. El epigenotipo resultante determina la expresión
de genes heredables y por consecuencia del fenotipo.
Factores ambientales y el feto

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 La influencia que los nutrientes puedan
tener sobre la expresión de genes y el
conocimiento del efecto de las variaciones
genéticas individuales en la respuesta del
organismo a los nutrientes son partes de
una de las nuevas áreas de la medicina, y
es llamada Nutrigenómica.
 Entre sus objetivos esenciales está el
determinar los efectos y mecanismos por
los cuales la alimentación, sus
componentes individuales y
combinaciones de ellos contribuyen a la
salud mediante la alteración de la
expresión génica y regulación de los
procesos metabólicos dentro de las células
y tejidos del organismo.
¿Qué es la Nutrigenómica?

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Algunos principios de la nutrigenómica son:
 Hay acciones de los componentes de la dieta sobre el genoma humano, que
directa o indirectamente, pueden alterar la expresión o estructuras de los genes
 En algunos individuos y bajo ciertas circunstancias, la dieta puede ser un factor
de riesgo de una enfermedad.
 Algunos genes regulados por la dieta pueden jugar un papel en el inicio,
incidencia, progresión y/o seriedad de las enfermedades crónicas.
 El grado en el cual la dieta influye sobre el binomio salud-enfermedad puede
depender de la constitución genética individual.
 Cualquier intervención dietética basada en el conocimiento de las necesidades
nutricionales, el estado nutricional, y el genotipo será útil para prevenir,
mitigar, o curar las enfermedades crónicas.
¿Qué es la Nutrigenómica?

15. 
 Según estudios realizados, se ha comprobado
que ciertos aspectos ambientales pueden
provocar algunas enfermedades monogénicas
y multifactoriales a través de procesos de
metilación y acetilación de genes
involucrados en la expresión de estas.
Modificaciones epigenéticas pueden conducir
a enfermedades relacionadas como cáncer,
síndromes, infertilidad, trastornos
psiquiátricos, obesidad, diabetes,
hipertensión, ECV, entre muchas otras
 Incluso, pueden afectar ciertos procesos que
implicará tener distintos grados de
susceptibilidad para desarrollar
enfermedades durante la infancia, o a lo largo
de la vida adulta
Enfermedades relacionadas

16. 
 Cualquier agente ambiental que modifique
nuestro ADN, puede dar lugar a los
diferentes tipos de alteraciones como el
desarrollo de las células germinales de los
gametos durante los períodos embrionario
y fetal, e interfiriendo con la maduración
de los gametos desde la pubertad; dando
lugar a abortos muy precoces, abortos más
tardíos, y nacimientos de niños con
cualquier tipo de defectos congénitos.
 Incluso, pueden afectar ciertos procesos
que implicará tener distintos grados de
susceptibilidad para desarrollar
enfermedades durante la infancia, o a lo
largo de la vida adulta
Enfermedades relacionadas

17. 
 En los últimos años, se ha demostrado que desórdenes comunes como la
obesidad, la diabetes tipo II, la hipertensión, el asma y la esquizofrenia tienen su
origen en la nutrición durante la gestación y la lactancia
 Cada factor de riesgo puede agrupar a diversos agentes cancerígenos, como
sucede con el humo de combustión del tabaco que contiene 55 sustancias
químicas cancerígenas diferentes.
 Aproximadamente, se estima que los
factores ambientales están asociados
al 98-99% de todos los cánceres y al
85-96% de los desarrollados durante
la época pediátrica
Enfermedades relacionadas

18. 
 La inactividad física ha sido asociada a las principales
enfermedades crónicas no transmisibles de la vida
moderna
 El mayor descubrimiento en los últimos 15
años dentro la teratología, fue conocer las
deficiencias en la alimentación materna
que originaban mayor riesgo de
malformaciones en el feto, como la de
ácido fólico, y los defectos del tubo neural
Prevención y Salud

19. 
 Las variaciones individuales del genotipo
constituyen una oportunidad para realizar
intervenciones dietéticas específicas a fin de
prevenir y tratar dichas enfermedades crónicas
 Se estima que una nutrición saludable
disminuiría 35% la incidencia global de cáncer
 En relación con la alimentación,
uno de los agentes más importantes
que es necesario para el buen
funcionamiento del
genoma, es el ácido fólico.
Prevención y Salud

20. 
 Normalmente, las regiones reguladoras y los promotores del ADN dependen de la
metilación; siendo algunos factores ambientales los que pueden tener importancia en
alterar esta condición y por tanto ser responsables de las modificaciones epigenéticas a
lo largo de la vida.
 La ingesta de algunos nutrientes puede afectar al estado de metilación del ADN. La
etapa más vulnerable a estos cambios en nuestro epigenoma es en la embriogénesis,
derivando la responsabilidad en función del cuidado materno. Lo que comemos, lo que
bebemos, lo que fumamos, cuando nos exponemos a drogas de abuso, cuando nos
ejercitamos, cuando nos estresamos y, por supuesto, cuando aprendemos.
 Es evidente que exposiciones tempranas a agentes modificadores o exposiciones
transgeneracionales pueden ser factores relevantes, incluso para patologías que se
desarrollan en la etapa adulta.
 Pocas dudas caben sobre que el mejor enfoque para conseguir el objetivo del
envejecimiento saludable es la prevención de la enfermedad, que para una vasta
proporción de la población podría conseguirse con unos cambios dietéticos y otros
relacionados con el comportamiento.
Conclusiones