Trastornos del desarrollo fetal y de la huella
También se cree que la herencia epigenética adecuada de la impresión genómica también es crítica para el desarrollo posterior. En particular, algunos de los genes de la huella parecen ser importantes para el desarrollo temprano del cerebro y, cuando no están adecuadamente metilados, pueden conducir a enfermedades como el síndrome de Prader-Willi, el síndrome de Beckwith-Wiedermann, el síndrome de Silver-Russell y el síndrome de Angelman. También se cree que estos genes de impresión están involucrados con el crecimiento de manera más amplia. A continuación se muestra una excelente entrevista de EpiGenie con el Dr. Gudrun Moore, que está estudiando la epigenética del crecimiento y el desarrollo temprano en el University College de Londres.
El ratón agutí
Los ejemplos de herencia epigenética transgeneracional dentro de genes endógenos, distintos de los genes impresos, son relativamente raros. Sin embargo, un ejemplo excelente es el del gen amarillo viable agutí (Avy). El locus Avy es en realidad un retrotransposón (es decir, gen saltando) que se inserta aguas arriba del gen agutí. Aunque Avy es exclusivo del genoma del ratón, el elemento está presente en miles de copias. Normalmente, estos elementos Avy se metilan, por lo tanto, se apagan. Sin embargo, en el ratón Agutí, no están metilados y son activos, lo que lleva a una capa amarilla y una obesidad muy pronunciada.
El modelo de ratón agouti amarillo viable (Avy), en el que la variación del color de la capa se correlaciona con marcas epigenéticas establecidas al principio del desarrollo. Estos dos ratones son genéticamente idénticos. Sin embargo, tienen un patrón de metilación epigenética diferente en un loci genético específico que afecta el color y el peso del cabello.
Los ratones cuyo gen agutí está «activado» también tienen más probabilidades de padecer diabetes y cáncer en la edad adulta. Además, estas modificaciones epigenéticas a los elementos Axiales pueden ser heredadas transgeneracionalmente por la descendencia. Esto sugiere que hay un error al borrar las marcas epigenéticas que se establecen en el Axy locus en la línea germinal. Por lo tanto, hay una clara herencia epigenética transgeneracional a través del gameto.
Impacto ambiental en la herencia
Una de las áreas más interesantes de la investigación epigenética implica comprender cómo el medio ambiente (por ejemplo, exposiciones a toxinas o experiencias amplias como el estrés crónico) puede causar cambios epigenéticos y si estos cambios pueden heredarse transgeneracionalmente. ¿Puede el estrés en la madre o el padre afectar la salud de un niño incluso antes de que sea concebido?
El campo de la epigenética ambiental es un área de la ciencia que involucra a científicos de muchas disciplinas diferentes, incluidas la biología molecular, la epidemiología y las matemáticas. Entender cómo el medio ambiente impacta en cómo funciona el genoma tendría implicaciones masivas en cómo abordamos la solución de enfermedades actuales y pensamos en la herencia. Dicho esto, los datos que apoyan la relación entre el medio ambiente, la epigenética y la herencia transgeneracional aún están nacientes.
Cuando se piensa en la herencia epigenética transgeneracional, es fundamental establecer que el fenotipo heredado depende de que se pase a través de los gametos (es decir, espermatozoides y óvulos). Un ejemplo ilustrativo es que los ratones criados por madres estresadas son mucho más propensos a estar estresados ellos mismos. Además, se conocen cambios asociativos en la metilación del ADN en el gen receptor glucocorticoide. Este es un ejemplo de una característica hereditaria que no se hereda a través de los gametos, a pesar de que existe una base epigenética. En este caso, los cambios epigenéticos en la descendencia provienen de la interacción conductual con el padre, no de heredar la epigenética a través de los gametos.
Sin embargo, hay ejemplos de cambios epigenéticos inducidos por el entorno que luego son heredados por la descendencia a través de los gametos. En particular, es mucho menos probable que los efectos epigenéticos transgeneracionales a través del padre se confundan con factores de comportamiento, ya que el padre contribuye mucho menos que la madre al entorno del feto y el recién nacido. El equipo de Michael Skinner produjo uno de los primeros estudios para apoyar la idea de que el entorno podría causar cambios epigenéticos que podrían heredarse a través de los gametos. En este estudio, las ratas hembra fueron expuestas a un fungicida (vinclozolina) y encontraron que los cambios epigenéticos que ocurrieron en la descendencia masculina de primera generación se transmitieron fielmente a través de al menos cuatro generaciones.
Es probable que la herencia epigenética transgeneracional sea un fenómeno generalizado. Ciertamente, la epigenética juega un papel importante en la diferenciación de tipos de células dentro de un organismo dado y en la» adaptación » de estos tejidos a la exposición ambiental. Además, hay evidencia significativa de que estos cambios pueden ocurrir en los gametos. Pero creo que el resultado más probable de estos cambios epigenéticos es la disminución de la fertilidad (es decir, la disminución de la viabilidad embrionaria) si no se borran completamente durante la reprogramación, en lugar de los rasgos adquiridos que luego se heredan a través de generaciones. Dicho esto, una forma muy diferente de ver la epigenética podría ser como un mecanismo para la» adaptación a largo plazo «o la»evolución a corto plazo». En este caso, la herencia epigenética transgeneracional se vuelve esencialmente necesaria para la supervivencia de la especie. De cualquier manera, la investigación en esta área continuará expandiéndose y entusiasmándose en los próximos años.