Un cambio epigenético, una forma de control del ADN, que desactiva algunos genes vinculados al cáncer al final del desarrollo humano se ha conservado durante más de 400 millones de años, sugiere una nueva investigación dirigida por el Instituto Garvan de Investigación Médica.
Los investigadores descubrieron que los genes activados en algunos tipos de cáncer en humanos también existen en el pez cebra, pero son 'silenciados' a las pocas horas de la fertilización. El estudio arroja nueva luz sobre cómo nuestra epigenética puede regular genes, algunos de los cuales están relacionados con el cáncerdesarrollo más adelante en la vida, a lo largo de grandes distancias evolutivas. También descubre diferencias significativas entre cómo el epigenoma se "restablece" en el pez cebra y los embriones humanos, lo que puede guiar futuros estudios sobre la herencia epigenética.
"Hemos demostrado que hemos conservado este evento embrionario que desactiva los genes relacionados con el cáncer en humanos", dice el Dr. Ozren Bogdanovic, Jefe del Laboratorio de Epigenómica del Desarrollo, que dirigió el estudio. "Es intrigante y todavía no lo hacemos".No sé por qué está sucediendo, pero sugiere lo importante que es para la salud humana mantener estos genes silenciados ".
Los hallazgos se publican en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Un pariente inesperado
A primera vista, los humanos y el pez cebra una pequeña especie de pez nativo del sur de Asia apenas parecen relacionados; de hecho, nuestro ancestro evolutivo común se remonta a más de 400 millones de años.
Pero genéticamente, el pez cebra y los humanos no son tan diferentes: compartimos alrededor del 70% de los genes productores de proteínas. El equipo dirigido por Garvan se propuso investigar cómo se conservan los cambios epigenéticos, que controlan cómo se 'lee' el ADN.durante el desarrollo de un embrión.
Los genes están en parte controlados por la metilación: etiquetas en el ADN que "bloquean" la lectura de los genes.
Los investigadores aislaron por primera vez las células germinales primordiales, las células precursoras de los espermatozoides y los óvulos, del desarrollo de embriones de pez cebra y generaron datos de secuenciación de bisulfito del genoma completo WGBS, una instantánea de toda la metilación del ADN en la célula.
La figura paterna del genoma del pez cebra
El equipo descubrió diferencias fundamentales en cómo se metila el ADN en embriones de mamíferos y peces cebra.
En los humanos, estas etiquetas de metilación del ADN se limpian principalmente cuando un espermatozoide fertiliza un óvulo, y luego se metilan gradualmente nuevamente, para garantizar que el embrión se desarrolle correctamente. En cambio, los embriones de pez cebra retienen el patrón de grupo metilo del padre.
En este estudio, los investigadores encontraron que las células germinales primordiales del pez cebra tampoco restablecen sus patrones de metilación, sino que heredan los patrones de metilación del ADN paterno. Esto contrasta con los hallazgos en las células germinales primordiales de mamíferos, que se someten a una segunda 'limpieza de barrido' de susEtiquetas de metilación del ADN. Los investigadores dicen que este hallazgo arroja luz sobre los principios moleculares del desarrollo de la línea germinal y destaca el pez cebra como un modelo experimental útil para estudiar cómo se heredan las firmas epigenéticas a través de las generaciones.
Además, los investigadores analizaron cómo se metila el ADN en los embriones de pez cebra, en cuatro etapas de desarrollo. Descubrieron 68 genes que se metilaron y se desactivaron temprano durante el desarrollo embrionario, dentro de las 24 horas posteriores a la fertilización.
"Lo interesante es que la mayoría de estos genes pertenecen a un grupo llamado antígenos de cáncer de testículo", dice la Dra. Ksenia Skvortsova, coautora principal del estudio. "Nuestro trabajo muestra que estos son algunos de los primeros genes que son'silenciado', o dirigido por metilación del ADN, tanto en pez cebra como en mamíferos ".
Nueva visión sobre un mecanismo antiguo
Los genes que codifican para los antígenos de los testículos de cáncer, o CTA para abreviar, solo están activos en los testículos masculinos, pero están desactivados en todos los demás tejidos, en humanos. Por una razón desconocida, los genes de CTA se activan nuevamente en algunos tipos de cáncer, como los melanomas.
"Los mamíferos y los peces tienen estrategias muy diferentes cuando se trata de desarrollar un embrión", dice el Dr. Bogdanovic. "Pero a pesar de estas estrategias muy diferentes, parece que el control de los genes CTA se conserva a lo largo de la evolución".
Si bien el trabajo arroja nueva luz sobre nuestra evolución, puede tener un impacto potencial en el futuro de la salud humana. Los medicamentos que se dirigen a los CTA ya se están investigando como una terapia potencial para el cáncer. El estudio actual proporciona más evidencia sobre cuán importantes son los CTA, y cuán estrechamente controlados han estado a lo largo de la evolución.
Cada tipo de célula en nuestro cuerpo, incluidos los espermatozoides y los óvulos, tiene un patrón único de marcas de metilación del ADN: etiquetas químicas en el ADN que regulan la actividad genética.
Durante la primera semana después de la fertilización, los humanos y otros mamíferos 'restablecen' sus patrones de metilación del ADN, lo que permite que el embrión se desarrolle y se diferencie en diferentes tipos de células. Otra ola de restablecimiento de la metilación del ADN tiene lugar en las células germinales primordiales del embrión,precursores de espermatozoides y óvulos, entre la tercera y séptima semana de desarrollo en humanos. Sin embargo, hasta la fecha se mantuvo elusivo de si los principios del restablecimiento epigenético se conservan evolutivamente en todos los vertebrados.
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Materiales proporcionado por Instituto Garvan de Investigación Médica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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