O que é a Epigenética

O que é realmente epigenética? 

Em 2000, o então presidente americano Bill Clinton apresentou o primeiro genoma humano a ser decifrado. Mas a cura para doenças graves como Alzheimer e diabetes ainda não estava mais próxima.

O que é epigenética?

A epigenética é um ramo da biologia. Ela trata da questão de qual influência o ambiente tem sobre os genes dos seres vivos. Isso também se reflete no termo ‘epigenética’. Traduzido do grego antigo, significa “além da genética”.

As influências ambientais , como o estresse ou o consumo de chá verde , não podem alterar a informação genética ( DNA ), mas regulam a atividade do gene anexando ou removendo moléculas . Os processos epigenéticos, portanto, decidem quais genes podem ser lidos e, portanto, têm impacto no corpo e quais são silenciados.

Isso também explica por que, por exemplo, gêmeos idênticos podem ter a mesma composição genética para doenças como Alzheimer , mas nem ambos a desenvolvem.

Definição Epigenética 

A epigenética lida com a influência do ambiente na atividade gênica. São examinados os fatores que influenciam e os mecanismos envolvidos.

Mais do que a soma de seus genes

O termo “epigenética” é composto pelas palavras genética e epigênese, ou seja, o desenvolvimento de um ser vivo. A epigenética é considerada a ligação entre as influências ambientais e os genes: ajuda a determinar em que circunstâncias qual gene é ativado e quando ele se torna silencioso novamente. Especialistas falam de regulação genética aqui.

Após a decodificação do primeiro genoma humano, agora tínhamos um texto com cerca de três bilhões de pares de letras formado pelas quatro letras A, C, G e T. Mas os segredos do projeto humano não foram realmente decifrados. Agora está claro que os genes não apenas controlam, eles também são controlados.

O genoma humano, ou seja, todos em torno de 25.000 genes, ainda não explica por que uma pessoa tem Alzheimer e a outra tem dificuldade em lidar com o estresse , por que duas pessoas têm o mesmo gene de câncer, mas apenas uma delas realmente tem câncer . No entanto, isso pode ser explicado pela epigenética, um ramo emergente da pesquisa biológica.

Como funciona a epigenética?

Mecanismos epigenéticos determinam quando qual gene é transcrito ou silenciado. Tudo isso ocorre sem alterar a informação genética no genoma ( mutações ).

Em vez disso, pequenas moléculas químicas estão ligadas  ao DNA . Você pode pensar neles como pequenos cadeados que podem bloquear certas informações. Se forem removidos novamente, as informações são liberadas novamente.

Como a informação no próprio genoma não é alterada e as influências ambientais são responsáveis ​​pela mudança, você fala da chamada modificação .

Alterações epigenéticas 

Vários processos são responsáveis ​​por mudanças ou modificações epigenéticas no corpo humano:

1. Metilação do DNA : No processo, os chamados grupos metil são ligados aos blocos de construção do DNA que carregam as informações (bases). Isso desativa o gene correspondente. Mas existem várias enzimas que podem reverter isso. Eles removem o grupo metil e reativam o gene.
2. Modificação de histonas : Aqui, os grupos metil ou acetil estão ligados às histonas. Você pode pensar nas histonas como uma espécie de carretel de cabo para o DNA, porque elas garantem que o DNA seja compactado e se encaixe no núcleo da célula. A metilação das histonas ou acetilação das histonas altera a distância entre as histonas, o que acaba afetando a forma como os genes são lidos.

Nota: Os processos epigenéticos não alteram seu genoma (informações genéticas), mas seu epigenoma (alterações epigenéticas em seu genoma).

Fatores que influenciam a epigenética

A modificação epigenética é influenciada por vários fatores ambientais  . Como resultado, o epigenoma de uma pessoa muda ao longo da vida, dependendo do estilo de vida.

Isso pode ser demonstrado sobretudo com o exemplo de gêmeos idênticos . Embora tenham a mesma composição genética, ainda podem ser muito diferentes. Na infância, as marcações epigenéticas do genoma ainda são muito semelhantes. No entanto, quanto mais tarde os gêmeos são comparados, maiores são as diferenças na epigenética. Quanto mais diferentes forem os respectivos estilos de vida, maior será a diferença entre os gêmeos. 

Os seguintes fatores desempenham um papel nas mudanças epigenéticas :

• produtos químicos tóxicos , como benzeno
• nutrição , por exemplo B. o consumo de alimentos com ácido fólico ou vitamina B12
• Estresse , como trauma na primeira infância

nutrição epigenética

A dieta tem um impacto na epigenética. Listamos aqui alguns exemplos :

• Chá Verde: De uma perspectiva epigenética, beber chá verde é saudável. Isso porque contém uma substância muito específica – EGCG. Diz-se que ativa um determinado gene, reduzindo assim a probabilidade de contrair câncer. No entanto, você não deve exagerar com o chá, pois quantidades muito grandes podem prejudicar seu corpo.
• Brócolis: Semelhante ao chá verde, o brócolis metila certos genes e pode reduzir a chance de câncer. Mas você também não deve comer muito.
• Geleia Real:  Também no reino animal, com as abelhas, há um exemplo impressionante de como os alimentos podem influenciar a leitura dos genes ( expressão gênica) . Uma duração variável de alimentação com a chamada geléia real decide se uma abelha se torna uma rainha ou uma abelha operária. Apenas mudanças no padrão de metilação do DNA afetam a vida útil, a aparência e o comportamento da abelha.

Estresse e Trauma Epigenético

Estresse ou experiências traumáticas podem ter um impacto em nossa composição genética. Por exemplo, os cientistas conseguiram descobrir que a falta de cuidados em bebês pode ter efeitos epigenéticos. Como resultado, certos genes do sistema de estresse são metilados. Isso pode levar a um maior risco de doenças mentais , como depressão ou transtornos de ansiedade .

Cientistas estudam processos epigenéticos para entender doenças geneticamente inexplicáveis no futuro . Compreender os mecanismos epigenéticos deve ajudar no tratamento da doença de Alzheimer, esquizofrenia  ou diabetes de início adulto. Se um risco aumentado de diabetes ou Alzheimer pode ser herdado epigeneticamente ainda deve ser pesquisado.

herança epigenética

Os cientistas ainda não foram capazes de esclarecer completamente a questão de saber se as mudanças epigenéticas podem ser herdadas ao longo de gerações . A herança epigenética e os fatores que afetam o feto são difíceis de distinguir.

Exemplos de herança epigenética

A melhor maneira de entender que estudar a herança epigenética é difícil é olhar alguns exemplos :

Fome inverno 1944/1945

Durante o inverno de fome de 1944/1945, muitas mulheres na Holanda deram à luz crianças abaixo do peso. Essas crianças receberam a informação ‘fome’ de suas mães, por assim dizer. Mais tarde, neles foram encontradas alterações no epigenoma, que muitas vezes levaram a doenças como diabetes e obesidade .

Seu corpo não foi programado para obter comida suficiente, então não conseguiu quebrar o açúcar adequadamente. No entanto, isso é provavelmente mais uma impressão epigenética no útero do que uma herança entre gerações.

Pesquisa em ratos e moscas da fruta

Até agora, a herança epigenética só pôde ser comprovada em moscas da fruta e camundongos:

• Ratos : Em um estudo, os pesquisadores conseguiram mostrar que os camundongos herdam a obesidade adquirida epigeneticamente. A prole dos ratos gordos também mostra ganho de peso e resistência à insulina. Então eles têm problemas para regular seus níveis de açúcar no sangue. Os efeitos na prole também estão relacionados ao gênero.
• Moscas-das- frutas : No caso das moscas-das-frutas, as mães passam uma espécie de ‘manual de sobrevivência’ para seus filhos com base na metilação. As moscas usam epigenética para garantir a sobrevivência de sua prole. Porque sem a metilação de certos genes, os embriões morreram de distúrbios do desenvolvimento.

Mesmo genoma, diferentes epigenomas

“Os seres humanos têm mais de 200 tipos de células e quase todas as células contêm a mesma sequência de DNA, mas nem todos os genes estão ativos em todas as células”, diz Thomas Jenuwein, do Instituto Max Planck de Imunobiologia e Epigenética. “A informação primária que faz uma pessoa é, obviamente, a sequência do gene, caso contrário, gêmeos idênticos não seriam geneticamente idênticos e tão semelhantes por fora.”

Mas as mudanças epigenéticas garantem que apenas um gêmeo seja mais suscetível ao diabetes , por exemplo. Quando pesquisadores espanhóis examinaram pares de gêmeos geneticamente idênticos entre as idades de três e 74 anos, ficou claro que os gêmeos mais jovens dificilmente diferiam em seu código epigenético – os gêmeos mais velhos, por outro lado, diferiam imensamente.

Ao longo da vida, os geminianos passam por coisas diferentes, desenvolvem hábitos diferentes ou se encontram em circunstâncias diferentes – e assim seus códigos epigenéticos às vezes evoluem em direções diferentes.

“Segundo código” feito de mini moléculas

Mas como realmente parece esse código epigenético? A função mais conhecida da epigenética é a metilação. Pequenas sequências de sequência – os chamados grupos de metil que consistem em um átomo, de carbono e três átomos de hidrogênio de DNA e assim, impedem que se tornem uma proteína. Isso desativa o gene.

A chamada de acetil de seu núcleo como também promove um papel importante na marcação de episódio: para que a etiqueta de DNA de célula da célula se financie no núcleo de dois genes da célula, ela deve ser fornecida com muita força. O cordão envolve.

Para ativar os genes ali localizados, o genoma deve primeiro ser descompactado novamente. Pequenas moléculas ajudam aqui, os grupos acetil, que soltam a fita de DNA e tornam os genes legíveis neste momento.

No mapa do genoma humano, você pode marcar os lugares com as moléculas especiais e, assim, obter o epigenoma como um “segundo código” além do código genético.

No entanto, não existe apenas um segundo código: uma pessoa tem epigenomas. Afinal, cada tipo de célula contém a mesma sequência genética, mas marcadores diferentes.

Marcas epigenéticas podem ser herdadas

Um exemplo da memória epigenética é a das mulheres holandesas grávidas do inverno de fome de 1944/45. Parece plausível que as mulheres deram à luz bebês abaixo do peso.

Mas então descobriu-se que a prole tinha uma frequência acima da média de depressão , obesidade ou esquizofrenia. As crianças desenvolveram doenças relacionadas à idade, como problemas cardíacos e diabetes surpreendentemente cedo.

Outro estudo mostrou que os filhos das “mães Hungerwinter” tiveram principalmente filhos com excesso de peso. A experiência dessas mães e os resultados resultantes para uma fomendo reservas de gordura possivelmente um efeito após a próxima – mesmo que os netos originalmente em uma época em que havia abundância de alimentos e menos dificuldades haviam s

O material genetico dos nets apartement também contém informações sobre as condições de vida dos avós.

No entanto, um argumento contra essa tese é que a prole das filhas das “mães do inverno da fome” dificilmente era muito importante. Cientistas como Steven Henikoff, que pesquisa a regulação genética no Fred Hutchinson Cancer Research Center, em Seattle, supõem que os filhos com excesso de peso dos filhos dessas mães podem ser rastreados até os maus hábitos alimentares por parte dos pais, que também afetaram o crianças.

discussão de teorias evolutivas

Isso desencadeou uma discussão controversa entre os cientistas. Porque não se trata mais apenas de grupos metil, genes e bancos de dados, mas também da teoria da evolução.

“A memória epigenética mostra que Lamarck precisa ser reabilitado”, disseram alguns. O biólogo francês Jean-Baptiste Lamarck foi o adversário de Charles Darwine desenvolveu uma das primeiras teorias da evolução no século XIX.

De acordo com isso, as girafas, por exemplo, esticavam o pescoço quanto mais alto quanto mais altas as folhas saborosas pendiam das árvores. Essa mandíbula alongada seria então herdada pela prole.

As características que só se desenvolvem ao longo da vida são herdadas: essa foi a tese de Lamarck e é assim que acontece na epigenética quando as trocas genéticas são trocadas no espermatozoide ou no óvulo e essas trocas são passadas para a prole.

Por outro lado, os demais dizem que a epigenética faz parte do mecanismo de adaptação darwiniano. De acordo com o postulado, não é o mais forte que sobrevive, mas o indivíduo que se adapta melhor ao seu ambiente e situação de vida. O epigeneticista Thomas Jenuwein explica assim:

“A epigenética representa mudanças suaves, mudanças que compõem a capacidade de adaptação ao longo da vida, mas que certamente podem ser revertidas. A genética, por outro lado, garante mudanças duras, porque as mutações do DNA não são reversíveis. .”

Uma abordagem epigenética em humanos também parece muito porque há uma separação estrita entre células do corpo e células germinativas em todos os animais. As células do corpo reagem às influências ambientais, mas não podem passar essa informação para o prole.

Somente as células germinativas podem fazer isso. Neles, no entanto, quase os marcadores epigenéticos são todos enviados em duas “ondas de limpeza”. Em contraste, as plantas não conhecem essa estrita nem as duas ondas de limpeza. Portanto, uma epigenética mais próxima também é muito mais comum entre eles.

Novas descobriu para a medicina?

Talvez a teoria da evolução de Lamarck seja apenas uma parte da teoria de Darwin? Os cientistas provavelmente não ficarão sem teses para discussões e abordagens de pesquisa nos próximos anos.

Onde mais é mostrado que as mudanças epigenéticas são herdadas? Como exatamente os mecanismos epigenéticos funcionam em detalhes? Quais genes são ativados por quais alimentos e estilos de vida e quais são desativados? E como isso pode ser usado para tratar doenças?

No entanto, não está claro se eles encontrarão respostas válidas para essas perguntas. Alguns cientistas não esperam novas descobertas importantes para a medicina da pesquisa epigenética.

Eles justificam isso dizendo que a maioria dos estudos que querem provar que as causas das doenças estão no epigenoma sofrem de problemas de design e implementação, de modo que sua interpretabilidade é severamente prejudicada. Em sua opinião, é difícil determinar inequivocamente se o estado de uma regulação epigenética examinada é realmente uma possível causa ou uma consequência de uma doença.

Além disso, é quase impossível provar influências epigenéticas em humanos. Porque enquanto animais e plantas podem ser cruzados e manipulados de forma controlada , isso é impossível com humanos. E os resultados de experimentos com animais não podem ser facilmente transferidos para humanos.

Em contraste, outros cientistas atribuem grande importância à epigenética. Eles esperam que isso lhes dê uma melhor compreensão das doenças e seu tratamento, e supõem que a epigenética abrirá novos caminhos na pesquisa médica.