¿Qué es la metilación?
La metilación es una reacción química en la que una molécula de metilo (CH3) se une a otra molécula, alterando sus propiedades físicas y químicas. Los grupos metilo se clasifican comúnmente en la categoría química de los radicales libres. Ya que son moléculas que se pueden producir a partir de reacciones químicas, las cuales permanecen libres durante cierto tiempo hasta que encuentran una molécula, con la que pueden compartir covalentemente un electrón disponible. El efecto de los radicales libres, como el metilo, sobre los procesos metabólicos y de traducción del material genético de las células, se conoce desde hace mucho tiempo. La metilación de moléculas orgánicas es capaz de producir la interrupción de reacciones bioquímicas, provocando daño celular responsable del desarrollo de enfermedades, mala lectura del ADN y envejecimiento prematuro de los tejidos.
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Metilación del ADN
La metilación del ADN es el proceso mediante el cual se agregan grupos metilo a áreas específicas de las moléculas de ADN. La metilación del ADN se produce de forma natural en el núcleo de las células tisulares al reprimir la transcripción de genes de ADN a ARNm. Por lo tanto, es importante limitar la expresión de ciertos genes. Por ejemplo, la metilación del ADN es un factor de supervivencia de nuestra especie ya que limita la posibilidad de que el ADN de virus o mRNA infecciosos puedan replicarse y expresarse en nuestras células de forma descontrolada, lo que podría tener graves consecuencias para la integridad del genoma humano. Por otra parte, la metilación del ADN limita la expresión de los cromosomas sexuales, lo que permite el correcto desarrollo sexual de los individuos, actúa sobre la represión de los transposones, que son genes que pueden cambiar libremente de ubicación dentro del genoma,
Región metilada del ADN
Hay cuatro bases nitrogenadas que forman los nucleótidos del ADN: adenina, guanina, citosina y timina. De estas bases, solo la citosina y la adenina pueden metilarse. Mientras que la metilación de la adenina solo ocurre en las células procariotas, como las bacterias, la metilación de la base de la citosina es común en las células eucariotas. En las células humanas, la metilación ocurre en la región del carbono 5′ de las citosinas que forman los dinucleótidos CpG, o los pares de nucleótidos que contienen las bases citosina y guanina. Esta metilación tiene un gran impacto en la estabilidad del genoma humano. De hecho, una cierta cantidad de metilación en las moléculas de ADN humano es normal.
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¿Por qué la metilación del ADN disminuye la transcripción?
Como se explicó anteriormente, el principal efecto de la metilación del ADN es la represión de la transcripción de genes. Debido a que los ribosomas pueden traducir la información contenida en las moléculas de ADN en proteínas, a través de las cadenas de ARNm transcritas en el núcleo celular, la represión de la transcripción actúa directamente para limitar la expresión génica. La metilación disminuye la transcripción de genes a medida que los grupos metilo se adhieren a las citosinas de nucleótidos y, en el genoma humano, casi el 50% de los sitios de inicio de la transcripción en los genes que promueven este proceso contienen grupos de CG. Por lo tanto, cuando hay hipermetilación en los genes promotores, la transcripción genética se reduce y ya no se producen moléculas de ARNm.
ADN metiltransferasa
En los mamíferos, como los humanos, la metilación está controlada por enzimas llamadas metiltransferasas. Estas pueden ser de dos tipos: metiltransferasas de metilación de mantenimiento y de novometilación metiltransferasas. El primero lleva a cabo la metilación de las cadenas hijas del ADN que resultan de cada replicación para mantener las áreas originalmente metiladas; de lo contrario, con el tiempo se originarían regiones desmetiladas en el ADN, lo que podría conducir a la expresión de genes que deberían mantenerse suprimidos. A su vez, este último es el responsable de la metilación que se produce en las hebras de ADN no modificadas donde se añaden metilos por primera vez. Esta metilación es de gran importancia en el desarrollo temprano de los individuos ya que determina la represión selectiva de genes, limitando la aparición de características indeseables o el desarrollo de enfermedades.
Ejemplos de metilación del ADN
Existen diversos procesos celulares en los que se ha identificado el papel supresor o promotor de la metilación del ADN para que determinados genes puedan o no expresarse, con resultados positivos o negativos para el desarrollo de los individuos.
- Metilación en la carcinogénesis. En este caso, la metilación de genes clave en el ADN puede dar lugar a la represión de los genes que determinan la formación de tumores o, por el contrario, como consecuencia, limitar los genes que impiden la formación de cáncer y por tanto aumentar el riesgo. del desarrollo de células tumorales.
- Metilación en el envejecimiento. Actualmente existen evidencias que indican que diversos factores ambientales, como la dieta, la exposición a contaminantes o el consumo de tabaco, pueden provocar una disminución de la metilación del ADN en las células, provocando un aumento en la expresión de genes que determinan el envejecimiento prematuro de los tejidos y la temprana aparición de enfermedades generalmente asociadas a la edad avanzada.
Resumen de la lección
La metilación es la unión de una molécula de metilo (CH3) a otra molécula, alterando sus propiedades físicas y químicas. Los metilos se clasifican como radicales libres.ya que se pueden producir a partir de reacciones químicas y permanecen libres durante cierto tiempo hasta que encuentran una molécula con la que pueden compartir covalentemente un electrón disponible. La metilación de moléculas es capaz de producir daño celular, desarrollo de enfermedades, mala lectura del ADN y envejecimiento prematuro de los tejidos. Aún así, también es un proceso importante para el mantenimiento de las características del ADN humano. La metilación del ADN actúa principalmente reprimiendo la transcripción de genes de ADN a ARNm mediante la adición de metilos en la región 5′ del carbono de las citosinas que forman los dinucleótidos CpG. En los seres humanos, la metilación está controlada por enzimas llamadas metiltransferasas de metilación de mantenimiento y metiltransferasas de metilación de novo. Estas enzimas llevan a cabo la metilación de las cadenas hijas de ADN que resultan de la replicación y la metilación que ocurre en el ADN no modificado durante el desarrollo temprano, respectivamente. Actualmente se conoce el papel de la metilación en diferentes procesos metabólicos, como la expresión o supresión de genes relacionados con el desarrollo de cáncer y en la expresión prematura de genes relacionados con el envejecimiento debido a factores ambientales que reducen la metilación celular normal.
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