domingo, abril 22, 2018
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Las primeras experiencias de vida influyen en el ADN

Nuestro genoma podría no ser tan inmutable como se ha asumido hasta ahora. Una investigación realizada por científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos, en Estados Unidos, sugiere que las experiencias de la primera infancia no sólo influyen en los archivos adjuntos de ADN, sino que incluso podrían alterar el número de copias y la posición de ciertos genes.

Estudios previos demuestran que, por ejemplo, la dieta o el estado de ánimo de la madre afecta el ADN de su hijo por nacer. Esta metilación determina la accesibilidad de los genes y, por lo tanto, estipula su actividad; sin embargo, la secuencia del material genético permanece sin cambios, por lo que se pensó que nuestro ADN es estable e inmutable. No onbstante, los resultados de esta investigación muestran que en realidad es mucho más dinámico.

La doctora Tracy Bedrosian, investigadora en el Laboratorio de Genética del Instituto Salk y coautora de la investigación, explica: “Si bien hemos sabido por un tiempo que las células pueden adquirir cambios en su ADN, se ha especulado que tal vez no sea un proceso aleatorio. Es probable que haya factores en el cerebro o en el medio ambiente que provocan modificaciones con mayor o menor frecuencia”.

Los investigadores sospechaban que las experiencias de vida, como el nivel de atención materna que un animal recibe mientras es bebé, podrían generar tales cambios. Hay genes en nuestras células que pueden copiarse y moverse en el genoma. Estos genes son los llamados Elementos Nucleares Largos Intercalados (LINE), también conocidos como “genes de salto”.

Estos segmentos de ADN de aproximadamente 6,000 pares de bases de longitud, pueden copiarse a sí mismos y luego reinstalarse en otro lugar del genoma. El LINE más común de mamíferos conocido hasta la fecha es LINE-1 (L1), que representa aproximadamente el 17 por ciento del genoma humano.

Los investigadores desarrollaron ensayos para medir el número de copias de L1 presentes en muestras de ratones. Dependiendo de si los roedores evaluados tenían madres atentas o negligentes, los investigadores notaron diferencias en sus niveles acumulados de L1.

Inicialmente comenzaron observando las variaciones naturales en el cuidado materno entre los ratones y sus crías. Luego observaron el ADN del hipocampo de la descendencia, que está involucrado en la emoción, la memoria y algunas funciones involuntarias.

El equipo descubrió una correlación entre el cuidado materno y el número de copias L1: los ratones con madres atentas tenían menos copias del gen L1 y los que tenían madres negligentes tenían más copias de L1 y, por lo tanto, más diversidad genética en sus cerebros.

Para asegurarse de que la diferencia no era una coincidencia, el equipo llevó a cabo una serie de experimentos de control, incluido el control del ADN de ambos padres de cada camada, a fin de confirmar que la descendencia no sólo heredara sus números de L1 de un padre, sino también como una verificación de que el ADN adicional era en realidad ADN genómico y no material genético extraviado del exterior del núcleo celular.

Finalmente, criaron a la descendencia de modo que los ratones nacidos de madres negligentes fueron criados por madres atentas, y viceversa. Los resultados iniciales de la correlación entre los números L1 y el estilo de maternidad se mantuvieron: los ratones nacidos de madres negligentes pero criados por madres atentas tenían menos copias de L1, que los ratones nacidos de madres atentas pero criados por madres negligentes.

Más estresados
Los investigadores plantearon la hipótesis de que los descendientes cuyas madres eran negligentes estaban más estresados y que de alguna manera esto estaba causando que los genes se copiaran y se movieran con más frecuencia. Curiosamente, no hubo una correlación similar entre el cuidado materno y el número de otros genes saltarines conocidos, lo que sugirió un rol único para L1.

Entonces, el equipo analizó la metilación: el patrón de marcas químicas en el ADN que indica si los genes deben o no copiarse y cuáles pueden estar influenciados por factores ambientales. En este caso, la metilación de los otros genes de saltarines conocidos fue consistente para todas las crías. Pero en los L1, los ratones con madres negligentes tenían notablemente menos genes metilados L1 que aquellos con madres atentas, lo que sugiere que la metilación es el mecanismo responsable de la movilidad del gen L1.

“Este hallazgo concuerda con los estudios de negligencia infantil que también muestran patrones alterados de metilación del ADN para otros genes”, dice Rusty Gage, profesor del Laboratorio de Genética de Salk. “Eso es algo esperanzador, porque una vez que entiendes un mecanismo, puedes comenzar a desarrollar estrategias para la intervención”.

¿Y en qué se traduce todo esto en la práctica? ¿Las crías de ratón peor atendidas son más torpes o menos inteligentes? Los investigadores reconocen que este punto no está claro. Un trabajo futuro examinará si el rendimiento de los ratones en las pruebas cognitivas, como recordar qué camino en un laberinto conduce a una recompensa, se puede correlacionar con el número de genes saltarines. En cuanto al ser humano, el trabajo respalda los estudios sobre cómo los entornos de la niñez afectan el desarrollo del cerebro y podría proporcionar información sobre los trastornos neuropsiquiátricos como la depresión y la esquizofrenia.

“Los retrotransposones L1 son activos tanto en humanos como en roedores, sin embargo son mucho más abundantes en ratones. El genoma del ratón contiene casi 3,000 elementos L1 activos, mientras que el humano tiene solo 90-100. Todavía no sabemos cómo la experiencia puede afectar la movilización de L1 en humanos o si la menor cantidad de elementos corresponde a una menor actividad general de L1. Creo que estos estudios pueden realizarse en el futuro mediante el análisis de poblaciones específicas, como las personas que experimentaron el maltrato infantil”, explica Bedrosian. “No sabemos cuánto de lo que somos se debe a la genética y cuánto al ambiente, pero nosotros proponemos una combinación de las dos”, concluye Gage.

Referencia:
Early life experience drives structural variation of neural genomes in mice. Science, 2018. DOI: 10.1126/science.aah3378

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