Impresión genómica: definición y ejemplos

Silenciar el genoma

En esta lección, vamos a hablar sobre algo que personalmente encuentro fascinante. Permítanme comenzar con una analogía, porque si solo fuera y les contara sobre esto, no estoy seguro de que verán por qué es una nueva lente a través de la cual ver la herencia.

Di que es tu cumpleaños. Eres un niño pequeño y realmente quieres un nuevo conjunto de bloques. Tu mamá te dio este increíble conjunto de bloques que podrían hacer una estación de bomberos; en realidad, era un conjunto que tenía cuando era niña. Tu papá te dio un conjunto igualmente asombroso de bloques que puedes usar para hacer una estación de tren, y uno que él también tenía cuando era niño. Así que aquí estás, con dos impresionantes conjuntos de bloques, uno de cada uno de tus padres. Han pasado estos bloques que alguna vez te pertenecieron para tu cumpleaños.

Pero en algún giro extraño en la entrega de regalos, no puedes abrir la caja que te dio tu papá. Como si estuviera cerrado. Siempre. Te admite que tampoco pudo abrirlo nunca. Ahora bien, ¿de qué sirve una caja de bloques que no puedes abrir?

Reemplacemos los conjuntos de bloques con genes. Como estoy seguro de que sabes, obtienes una copia de cada gen de tu mamá y otra copia de cada gen de tu papá. Tienes dos copias de cada gen en el genoma humano. Ahora, para muchos de estos genes, nuestras células expresan o transcriben ambas copias de genes cuando los genes están activados: el de tu mamá y el de tu papá. Recuerde que la expresión y la transcripción de genes son términos intercambiables para el proceso que transcribe el ADN en ARN.

Las excepciones son la parte divertida. En la lección de hoy, hablaremos sobre cómo, aunque todavía obtienes cada gen de tu mamá y tu papá, algunos genes solo se expresan si son de tu mamá. Otros solo se expresan si son de tu papá. Son ‘regalos’ genéticos que simplemente no puedes abrir.

Huella genética

Podría preguntar: ¿cómo sabe una célula si un gen es de origen materno o paterno? ¿Viene con una etiqueta de regalo? Algo así como. La respuesta es que algunos genes pasan por un proceso llamado impronta durante la gametogénesis o el comienzo del gameto. Para esta lección, la impronta genómica se puede definir como cuando una copia de un gen se silencia debido a su origen parental. Una forma de silenciar un gen es mediante la metilación del ADN , donde se agregan grupos metilo a los nucleótidos de citosina en los dinucleótidos CG para reducir la expresión génica en esa región.

En otras palabras, si la copia parental de un gen se imprime durante la formación del gameto, entonces se añaden grupos metilo a la copia parental como un tipo de etiqueta. Entonces, la célula sabe que no debe transcribir o expresar esa copia del gen. Es importante destacar que esta metilación se mantiene durante la replicación del ADN. De esta forma, esta marca no se pierde cuando las células se dividen.

La impronta genómica es un tipo de regulación de la transcripción en eucariotas superiores, ya que puede regular si un gen está “encendido” o “apagado”. También es un ejemplo de alteración epigenética en el ADN. La epigenética describe los cambios en el ADN o la cromatina que se heredan o transmiten de sus padres junto con los genes mismos. Es importante destacar que la epigenética no se refiere a la secuencia de ADN que heredaste de tu mamá y tu papá. Literalmente, este término significa algo que heredaste fuera de tus genes.

Quizás se pregunte por qué existe la impronta genómica. ¿Por qué una célula tiene dos copias de un gen si solo va a usar una? De nuevo, ¿de qué sirve un regalo que no puedes abrir? Todavía hay cierto debate sobre el papel de la impronta, pero la investigación sugiere que su papel tiene que ver con la evolución. Puede haber ayudado en la selección sexual de parejas, así como en la creación y mantenimiento de nuevas especies.

También vale la pena volver a enfatizar que si bien la impronta genómica es un método interesante de control epigenético y expresión génica, no le ocurre a todos los genes. Hay pequeñas áreas en algunos cromosomas donde tiene lugar la impresión. Entonces, ¿por qué hay tanto alboroto sobre la impronta genómica? Bueno, sabes que tu genética es el resultado de tus genes. Sabes que obtuviste esos genes de tu mamá y tu papá. Pero lo que estamos aprendiendo hoy es que tienes genes que nunca vas a usar, y eso se decidió antes de ser concebido. No tiene nada que ver con tu secuencia de ADN.

Pero como veremos en los dos ejemplos siguientes, la impronta se ha relacionado con la enfermedad. Esto significa que ya no se puede pensar en las enfermedades hereditarias como mutaciones del ADN. No es necesario que haya una mutación en la secuencia de ADN. Las enfermedades hereditarias también pueden ser causadas por errores en la epigenética, de hecho, al poner la etiqueta de regalo incorrecta en un gen perfectamente bueno como regalo.

Síndromes de Prader-Willi y Angelman

Los errores en la impresión pueden conducir a la enfermedad humana del síndrome de Prader-Willi . Este síndrome provoca síntomas como deficiencias cognitivas y sexuales, así como obesidad y hambre excesiva. El síndrome de Prader-Willi se caracterizó por primera vez como una enfermedad de impronta junto con nuestro segundo ejemplo de un trastorno relacionado con la impronta, el síndrome de Angelman , una enfermedad que causa síntomas como deficiencias del sueño, mentales y del desarrollo, así como una risa incontrolable. Estos dos trastornos se caracterizaron juntos porque ambos involucran una región en el cromosoma 15. Estas enfermedades pueden ser causadas por deleciones en estas regiones, pero también pueden ser causadas por errores en la impronta.

Recuerde que un gen que está impreso está silenciado o no se puede transcribir. Por lo tanto, es funcionalmente lo mismo que eliminarse. Ya sea que se elimine o se silencie debido a la impresión, no se expresa de ninguna manera. Así que recuerde que las mutaciones también pueden afectar la expresión genética. Sin embargo, por el bien de estos ejemplos, nos centraremos en cómo se puede desarrollar un trastorno debido a un error de impresión.

Echemos un vistazo más de cerca a esta región en el cromosoma 15. Aquí hay un gen llamado UBE3A que codifica una ubiquitina ligasa. La copia materna de este gen normalmente se expresa, o está encendida, mientras que la copia paterna está impresa y por lo tanto silenciada o apagada. Si la copia materna del gen se imprime por error durante el desarrollo, esta copia también está desactivada. Sin una copia funcional de UBE3A del cromosoma materno, una persona desarrolla el síndrome de Angelman.

En esta misma región del cromosoma 15, hay una sección de múltiples genes que normalmente están impresos en el cromosoma materno. Este es el escenario opuesto al del síndrome de Angelman. El cromosoma paterno es el que contribuye a la expresión genética en esta área porque la región materna está silenciada o impresa. Si la copia paterna es silenciada por impronta por error, o si hay una deleción o mutación en esta región, entonces el resultado es el síndrome de Prader-Willi. Ninguno de los cromosomas puede expresar genes de esta región, lo que conduce a este trastorno.

Resumen de la lección

Usamos muchos términos en esta lección, así que revisemos el mensaje general para que no se silencie.

Un tipo de regulación de la transcripción que puede heredarse es la impronta genómica , que se puede definir como cuando una copia de un gen se silencia debido a su origen parental. La impronta genómica es un ejemplo de epigenética o cambios en el ADN o la cromatina que se heredan y que no afectan la secuencia del ADN. La impronta se logra mediante la metilación del ADN , donde se agregan grupos metilo a los nucleótidos de citosina en los dinucleótidos CG para reducir la expresión génica en esa región.

La impronta genómica se produce en regiones pequeñas y específicas de diferentes cromosomas. Puede mantenerse mediante la replicación del ADN y la división celular.

Discutimos dos ejemplos de trastornos relacionados con la impronta genómica. El síndrome de Prader-Willi provoca síntomas como deficiencias cognitivas y sexuales, así como obesidad y hambre excesiva. El síndrome de Angelman es una enfermedad que causa síntomas como deficiencias del sueño, mentales y del desarrollo, así como una risa incontrolable. Tanto Prader-Willi como Angelman resultan cuando una región del cromosoma 15 se silencia tanto en la copia materna como en la paterna, ya que normalmente solo se silencia una copia de esta región. Este silenciamiento podría deberse a errores en la impronta, pero también podría deberse a deleciones o mutaciones dentro de esta región.

Los resultados del aprendizaje

Esta lección le presentará la información que necesitará para:

• Esquema de la impronta genómica
• Sopesar el significado de la epigenética
• Proporcione detalles sobre la metilación del ADN.
• Hablar de dos trastornos relacionados con la impronta genómica: el síndrome de Prader-Willi y el síndrome de Angelman