Análisis de inestabilidad de GAA y cambios epigenéticos en el ataxia de Friedreich utilizando repeticiones GAA contenidas en un FXN de un modelo de ratón trasgénico.

Mark Pook, División de Biociencias, Universidad de Brunel, Uxbridge, UB8 3PH, REINO UNIDO,.

Hemos generado una repetición humana FXN GAA basada en la expansión del modelo de ratón trasgénico de ataxia de Friedreich (FRDA). Estos ratones muestran una inestabilidad de repeticiones GAA intergeneracionales y somáticas, junto con cambios epigenéticos como hipermetilación del ADN más adelante (en la cadena) de la repetición de GAA, una acetilación disminuida y un aumento de la trimetilación de las histonas del promotor, por encima y por debajo de las regiones en donde están las repeticiones GAA. Por consiguiente, éste es un buen modelo de ratón FRDA para investigar: (i) los mecanismos de la inestabilidad de las repeticiones GAA, y (ii) los efectos terapéuticos de compuestos como los inhibidores de la metilación del ADN, inhibidores de la histona deacetilasa (HDAC) o de los compuestos que interactúan con los tripletes GAA. Por cría cruzada de los ratones de FRDA con la reparación del defecto (MMR) y de los ratones knockout, hemos demostrado que las proteínas de MMR afectan al grado de inestabilidad de la repetición GAA en ambos niveles: intergeneracionales y somáticos. También hemos aislado fibroblastos y el tallo neural de los cultivos celulares de los ratones de FRDA y presentaremos los datos preliminares en el uso de estos sistemas de cultivo celular para probar la eficacia para incrementar frataxina de varios inhibidores de la metilación del ADN , inhibidores de la histona deacetilasa y compuestos que interactuán con los GAA.

NOTA DE LA TRADUCTORA:
Epigenética
"Si los genes fuesen palabras sueltas, la epigenética representa los puntos, comas y demás signos de ortografía que nos permite entender una secuencia". La metáfora pertenece a Manel Esteller, director del laboratorio de Epigenética del Cáncer del Programa de Patología Molecular del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) y autor de las investigaciones que más han permitido avanzar en el terreno de la epigenética.

Esteller, ha sido reconocido por el diario estadounidense The Wall Street Journal como autor de uno de los mejores estudios de biología de 2005. El trabajo, publicado por la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences', demostraba que estas modificaciones químicas en el ADN (metilación) y en las proteínas que se unen a él (acetilación) explicarían porqué individuos con idéntico material genético, como es el caso de los gemelos, son diferentes en algunas cosas.

O dicho con otras palabras, porqué una mujer con una mutación en un gen que confiere un riesgo elevado de cáncer de mama tiene la enfermedad a los 35 años, y otra con la misma alteración no desarrolla el cáncer hasta los 70.

Qué es la metilación
Cualquier modificación del ADN que altere la estructura de un gen sin modificar su secuencia básica puede ser un cambio epigenético. Los dos más frecuentes son la metilación y la modificación de las histonas o acetilación.

La metilación es un proceso químico capaz de 'apagar' la expresión de un gen bueno. Es lo que ocurre con ciertos supresores de tumores, que en condiciones normales actúan como freno del proceso canceroso evitando que las células se dividan descontroladamente, pero que en presencia de esta alteración química se inactivan.

Pero la metilación también puede silenciar otro tipo de genes. En las mujeres, por ejemplo esta alteración química es la que controla la inactivación del cromosoma X que tiene lugar durante el desarrollo para silenciar uno de los dos cromosomas X de cada célula. Además, el patrón de metilación puede ir cambiando a medida que las células madre se van diferenciando para convertirse en diversos tejidos u órganos del cuerpo humano, o sirve para 'marcar' los genes de manera que éstos sólo expresen la copia heredada del padre o la madre.
Como indica Esteller, "la metilación por sí sola no es ni mala ni buena, es una mera cuestión fisiológica". El problema aparece cuando esta alteración química "se pasa o no llega", sólo entonces aparecen las alteraciones, que pueden ser de tipo tumoral, o bien de otro tipo, como la espina bífida, por ejemplo.

Histonas

Según explica Manel Esteller, las histonas son las bolas alrededor de las cuales se enrolla el ADN, porque completamente extendido éste sería demasiado largo para caber en nuestro organismo. "Y estas proteínas, que regulan y envuelven el ADN como un collar de perlas", añade Esteller, "también se metilan o acetilan".
 

Manel Esteller con su equipo (Foto: CNIO)

A su juicio, las alteraciones de las histonas podrán ser utilizadas como marcadores tumorales en el futuro, "si vemos esa marca sabremos que el paciente va a tener un tumor", ayudando a un mejor diagnóstico del cáncer, pero además prediciendo la respuesta de cada individuo a las terapias.

Qué aplicaciones tiene
Hace más de veinte años que los especialistas observaron ya que las células cancerosas tenían un patrón de metilación diferente al de las unidades sanas. En ensayos de laboratorio y con modelos de roedores, la inhibición de la enzima encargada de añadir el grupo metil al ADN ha permitido suprimir el crecimiento tumoral.

La buena noticia, como recuerdan los especialistas, es que los cambios epigenéticos están guiados por enzimas que, generalmente, sirven como buenos marcadores diana para posibles fármacos. En la actualidad, de hecho, son varios los laboratorios de todo el mundo que trabajan con el desarrollo de estrategias terapéuticas capaces de revertir la metilación.

La ventaja de la epigenética, insiste Esteller, es que en ella todo es reversible, a diferencia de las mutaciones genéticas. Por eso, apunta, se trata de un campo en expansión en el que seguirán realizándose descubrimientos importantes. De hecho, su laboratorio colabora actualmente en un proyecto internacional para descifrar el epigenoma humano. "Si el genoma nos dio las letras", apunta, "lo que ahora buscamos es conocer su orden".
 

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