¿El ADN es idéntico en cada célula de su cuerpo?
Sí, el ADN, si está presente, es idéntico en cada célula de nuestro cuerpo ( salvo algunas excepciones, como las diferencias introducidas por errores en la copia del ADN durante la replicación celular, o por cambios en el código causados por factores externos como la radiación. Para más excepciones En los casos en que el ADN difiere entre las células de nuestro cuerpo, como las células inmunes, las células germinales, etc., vea la respuesta de Patrick Bradley ). Digo “ADN si está presente”, porque hay células donde no hay ADN, se expulsa por completo, por ejemplo, glóbulos rojos.
Si es así, ¿un cambio epigenético causa un cambio en la expresión génica en cada célula de su cuerpo?
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La definición del término “epigenética” tiene una connotación implícita de heredabilidad que no es necesaria para un cambio en la expresión génica en nuestro cuerpo. Entonces estoy respondiendo a una versión reformulada de la pregunta anterior,
” ¿Qué causa los cambios en la expresión génica en cada célula de su cuerpo? ”
Estos son diferentes mecanismos que cambian la expresión génica en una célula, pero el punto clave, independientemente del mecanismo, es que todos los genes son potencialmente expresables en todas las células. Entonces, ¿cómo se permite selectivamente que solo ciertos genes funcionen en ciertos tipos de células? En otras palabras, ¿cómo se puede bloquear una célula en un estado que hace que exprese solo ciertos genes? Además, una vez que una celda está bloqueada en un estado, ¿cómo se propaga ese estado a las células hijas cuando se divide?
Estado de bloqueo por factores de transcripción. Un ejemplo de bloqueo de estado por un factor de transcripción es la autorregulación positiva. Ese es un factor de transcripción que puede regular positivamente su propia producción. Entonces, una vez que la célula puede ser activada por algún factor externo para comenzar la producción de dicho factor de transcripción, entonces esa célula se autorregulará positivamente, bloqueando la célula en un estado. Este mecanismo de bloqueo de estado también se propaga a la célula hija, cuando la célula se divide, ya que ambas células obtienen una parte de este factor de transcripción. Circuitos de retroalimentación positiva y memoria. Los capítulos 3 y 6 del libro Introducción a la biología de sistemas de Uri Alons: Principios de diseño de circuitos biológicos Uri Alon, discute el bloqueo de estado por factores de transcripción.
Estado de bloqueo por metilación. La metilación de la región promotora es un medio para prevenir la expresión de un gen. Desde la perspectiva de los programadores, la metilación es como un indicador booleano establecido en falso y, por lo tanto, evita que se ejecute un fragmento de código. La naturaleza usa la metilación, en muchas circunstancias, una de las cuales es durante el desarrollo, para desactivar los genes una vez que se realiza su trabajo durante el desarrollo. Existen mecanismos para transferir el estado de metilación a las células hijas cuando una célula se divide, por lo que este estado se puede propagar a medida que las células se dividen, bloqueando las células hijas en un estado también. ¿Cuál es el propósito de la metilación del ADN en las islas CpG?
Estado de bloqueo por modificación de histonas. Este es también otro medio de deshabilitar la expresión de genes “comprimiendo” los genes envolviendo segmentos de ADN alrededor de proteínas llamadas histonas (estas histonas también sufren modificaciones tales como acetilación, fosforilación, etc. y se busca un código de histona). Típicamente, el proceso de “compresión” sigue a la metilación. Metilación del ADN: roles en el desarrollo de los mamíferos Nature 2013 Vol 14
Papel del ARN largo no codificante en la diferenciación celular y el mantenimiento del estado. En los últimos tiempos, el ARN no codificador largo se ha implicado en la diferenciación celular y el mantenimiento de la identidad celular. Un modelo para el papel del ARN en la creación del estado celular se describe en un artículo de 2011 en Nature. Los lincRNA actúan en los circuitos controlando la pluripotencia y la diferenciación. El modelo sugiere que el ARN largo no codificante, cuya creación está impulsada por factores de transcripción, puede unirse a proteínas reguladoras uibiquitas en la célula, creando complejos específicos de la célula de ARN-proteína. Otro artículo reciente sobre el papel del ARN no codificante en la regulación génica. Perspectivas sobre el mecanismo de transcripción … [Epigenética. 2013]
Papel de la estocasticidad en la determinación del estado celular. Hay otro mecanismo involucrado en la determinación del estado celular, donde una célula elige uno u otro estado estocástico sin tener en cuenta el entorno o la historia. Por ejemplo, en el ojo compuesto de drosophila, las células con un entorno externo idéntico eligen expresar al azar fotopigmento sensible al azul o fotopigmento sensible al verde al azar. Esto es interesante como un lanzamiento de moneda sesgado: la proporción de pigmento azul a verde es 30:70. Esta relación se conserva entre Drosophila y la mosca doméstica (Musca) a pesar de los 120 millones de años de evolución. Ciencia 2008, estocasticidad y destino celular
Otro ejemplo interesante de la estocasticidad que dirige el destino celular (o la elección del estado celular): en los mamíferos, solo se produce un tipo de proteína receptora olfativa en cualquier neurona receptora olfatoria para evitar la confusión sensorial que ocurriría si la misma célula expresara más de un receptor gene. En el genoma del ratón, alrededor de 2000 (incluidos los alelos) los genes se dedican a codificar proteínas receptoras olfativas. La elección de qué gen receptor se expresará en una célula se realiza de forma estocástica de manera autónoma, aunque su mecanismo no se conoce bien. Aquí la estocasticidad logra economía : un circuito regulador diseñado para expresar solo uno de cada 2000 genes en cada célula sería extraordinariamente complejo. Ciencia 2008, estocasticidad y destino celular
Restablecimiento del estado celular (pluripotencia inducida). Si bien todos los mecanismos anteriores hablan del bloqueo del estado de la celda, ahora tenemos medios para restablecer un estado de la celda y llevarlo de vuelta a un estado en el que pueda diferenciarse en cualquier tipo de celda. Un par de referencias sobre este tema (1) Enfoque web: células Nature iPS (2) ¿Qué son las células madre pluripotentes inducidas?
¿O diferentes células expresan diferentes genes?
Esta pregunta es respondida por la respuesta anterior.
