Divulgació

11 de Desembre de 2019

Redacció Meritxell Ventura-García
Il·lustracions Joan Simó Cruanyes

Garlic II, l’exemple viu que no tot depèn únicament de la cadena de nucleòtids

Aquest setembre passat la Xina, país rei de la còpia, ens va sorprendre amb la clonació d’un gat, però aquesta vegada la “còpia” no els va sortir tant semblant a l’original com s’esperava. Com va ser possible això? Doncs perquè en aquest cas no van tenir en compte l’epigenètica.

Us posarem en antecedents. Huang Yu, un empresari xinès de 22 anys, tenia un gat anomenat Garlic. Un dia en Garlic va morir i Huang Yu va quedar destrossat per la pèrdua de l’animal. Després d’enterrar-lo, va recordar que una empresa havia estat fent clons de gossos, pel que ràpidament va recuperar el cos d’en Garlic, el va congelar i es va posar en contacte amb Sinogene, l’empresa que ofertava la clonació d’animals de companyia. L’empresa va acceptar l’encàrrec de Yu i va posar en marxa el procés habitual fins a obtenir en Garlic II:

Esquerra: Garlic. Dreta: Garlic II. Font: Huang Yu / The New York Times

Esquerra: Garlic. Dreta: Garlic II. Font: Huang Yu / The New York Times

 

Esquerra: Garlic II. Dreta: Garlic. Font: Sinogene

Esquerra: Garlic II. Dreta: Garlic. Font: Sinogene

Amb aquestes fotografies, si voleu, podeu jugar al joc de buscar les set diferències perquè podríem dir que es tracta de gats ben diferents, bonics, però diferents. Sobretot veiem diferències respecte a les taques i colors que presenten cadascun dels gats. El cas és que la pigmentació d’un animal, sobretot en el cas dels gats, depèn de l’expressió o silenciament dels gens associats a la coloració. Però, què podia haver provocat que, tenint el mateix ADN, els gens s’expressessin de manera diferent? Doncs la resposta és l’ambient en el que es va desenvolupar en Garlic II, ja que la gata que el va gestar va ser diferent a la gata que va gestar en Garlic.

Garlic II i la seva mare gestadora. Font: Sinogene

Garlic II i la seva mare gestadora. Font: Sinogene

Endinsem-nos en l’organisme d’un ésser viu fins arribar a nivell cel·lular: una cèl·lula és com és segons el tipus i quantitat de proteïnes que la formen. Tant és així, que la manca o l’excés de determinades proteïnes farà que la cèl·lula ja no sigui la mateixa. Aquest conjunt de proteïnes és el que es coneix com a proteoma, i el que connecta el proteoma amb el genoma és el codi genètic. En algunes ocasions, i encara que es coneguin totes les lletres del genoma, això no és suficient per entendre una malaltia o un tret característic, ni tampoc per entendre com les cèl·lules arriben a tenir un conjunt de proteïnes concret que les defineix de forma única. L’expressió gènica que condueix a la formació d’una proteïna concreta no només depèn de la seqüència de nucleòtids de l’ADN, sinó que també hi influeixen factors ambientals: podem tenir la mateixa seqüència en dos individus i que en un s’expressi la proteïna i en l’altre no. Aquests canvis en l’expressió gènica independents de la cadena de nucleòtids de l’ADN però igualment heretables és el que coneixem com epigenètica.

De quina manera influeixen les condicions ambientals en la seqüència de l’ADN? Doncs provoquen uns canvis o marques que fan que la molècula d’ADN es disposi espacialment d’una manera o altra i això afecti l’expressió dels gens. Trobem tres tipus bàsics de modificacions epigenètiques:

  1. Canvis en la metilació de l’ADN
  2. Canvis en les histones
  3. Canvis en l’ARN no codificant

1. Metilació de l’ADN

L’ADN és una doble cadena helicoïdal formada pels següents nucleòtids: adenina, citosina, guanina i timina. La metilació de l’ADN és un procés en el que grups metil (-CH3) s’uneixen al nucleòtid de la citosina. El fet que s’afegeixi aquest grup metil dificulta l’expressió gènica en la majoria dels casos.

A la part superior doble cadena d'ADN amb algunes marques de metilació. A la part inferior, esquema del procés de metilació de la citosina.

A la part superior doble cadena d’ADN amb algunes marques de metilació. A la part inferior, esquema del procés de metilació de la citosina.

Aquestes marques en l’ADN no són constants ja que varien durant el desenvolupament i l’envelliment de l’individu. Per exemple, les marques de metilació desapareixen quan es comença a desenvolupar l’embrió, i més endavant es tornen a col·locar gradualment mantenint-se així fins l’edat adulta. Les marques es mantenen també en les cèl·lules reproductores de tal manera que els pares passen als seus fills una herència epigenètica, coneguda com a impromta materna o paterna. Defectes en aquests patrons de metilació poden activar o silenciar gens de manera indeguda i donar lloc a malalties com el Síndrome de Prader Willi o de Angelman, caracteritzats per una hipotonia muscular i retràs mental, respectivament.

2. Canvis en les histones

Dins del nucli d’una cèl·lula eucariota hi trobem la cromatina, que està formada per ADN i unes proteïnes associades anomenades histones. La cromatina s’organitza dins del nucli en nucleosomes, que són la seva estructura bàsica d’organització. En els nucleosomes les histones, que estan carregades positivament, formen un nucli al voltant del qual s’enrotlla i es condensa l’ADN, que està carregat negativament.

Esquema de la condensació de la cromatina al voltant de les histones formant els nucleosomes.

Esquema de la condensació de la cromatina al voltant de les histones formant els nucleosomes.

Quan l’ADN està enrotllat al voltant de les histones, la seva doble cadena no està accessible a la maquinària d’expressió gènica i el gens estan “inactivats”. Si, degut a modificacions en les histones, l’equilibri de càrregues positives i negatives es perd, la cromatina no es pot descondensar correctament, provocant alteracions en l’expressió dels gens. Les modificacions sobre les histones és coneixen com codi de barres de la cromatina o codi d’histones.

3. Canvis en l’ARN no codificant

Un ARN no codificant és aquell ARN que s’ha transcrit des de l’ADN però que no té com a finalitat donar lloc a una proteïna. Hi ha tota una sèrie d’ARN no codificants que afecten a l’expressió dels gens, però els més rellevants des del punt de vista epigenètic són els microARN. En els darrers temps, en el camp de la biomedicina s’ha pogut comprovar que en algunes malalties aquests es troben alterats.

Ara que hem vist les tres modificacions epigenètiques bàsiques, podem entendre millor la dificultat d’obtenir un Garlic 100% igual a l’original. On queda més palesa la intervenció de l’epigenètica és, per exemple, en la pigmentació del pelatge, ja que el grup de cèl·lules que determinaren el pelatge de color negre en el cas d’en Garlic, ha donat lloc a un pèl de color gris en el Garlic II. I també pel que fa als ulls, on les cèl·lules d’en Garlic II han produït uns petits i bonics ulls de color blau.

Així doncs, l’epigenètica ens mostra que tot influeix a l’hora de crear un nou ésser viu, que la diversitat de la flora i la fauna que existeix és, en part, gràcies a tots els estímuls que reben les cèl·lules des d’un bon començament, des de l’impacte de les modificacions que us hem explicat, als estímuls exteriors com poden ser l’alimentació, l’aire que respirem, l’aigua que bevem i les emocions que sentim. Si ens cuidem nosaltres i cuidem el nostre entorn, també estarem cuidant la nostra epigenètica.




Referències

Aquest lloc web fa servir cookies pròpies i de tercers per millorar l’experiència de navegació, i oferir continguts i serveis d’interès.
En continuar la navegació entenem que s’accepta la nostra política de cookies.

Accepto