16.20: Cáncer y Regulación Génica - Alteraciones Epigenéticas en Cáncer
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- Describir el papel que desempeñan las alteraciones epigenéticas en la expresión génica en el desarrollo del cáncer
Cáncer y alteraciones epigenéticas
La epigenética del cáncer es el estudio de modificaciones epigenéticas en el genoma de las células cancerosas que no implican un cambio en la secuencia de nucleótidos. Las alteraciones epigenéticas son tan importantes como las mutaciones genéticas en la transformación de una célula en cáncer. Los mecanismos de silenciamiento epigenético de genes supresores de tumores y activación de oncogenes incluyen: alteración en los patrones de metilación de las islas CpG, modificaciones de histonas y desregulación de las proteínas de unión al ADN.
El silenciamiento de genes a través de mecanismos epigenéticos es muy común en las células cancerosas e incluye modificaciones a las proteínas histonas y al ADN que se asocian con genes silenciados. En las células cancerosas, el ADN en la región promotora de genes silenciados se metila en los residuos de ADN de citosina en las islas CpG, regiones genómicas que contienen una alta frecuencia de sitios CpG, donde se produce un nucleótido de citosina junto a un nucleótido de guanina. Las proteínas histonas que rodean esa región carecen de la modificación de acetilación (la adición de un grupo acetilo) que está presente cuando los genes se expresan en células normales. Esta combinación de metilación del ADN y desacetilación de histonas (modificaciones epigenéticas que conducen al silenciamiento génico) se encuentra comúnmente en el cáncer. Cuando ocurren estas modificaciones, el gen presente en esa región cromosómica es silenciado. Cada vez más, los científicos están entendiendo cómo estos cambios epigenéticos se alteran en el cáncer. Debido a que estos cambios son temporales y pueden revertirse (por ejemplo, al prevenir la acción de la proteína histona desacetilasa que elimina los grupos acetilo, o por las enzimas ADN metiltransferasa que agregan grupos metilo a las citosinas en el ADN) es posible diseñar nuevos fármacos y nuevas terapias para aprovechar la naturaleza reversible de estos procesos. De hecho, muchos investigadores están probando cómo un gen silenciado puede volver a encenderse en una célula cancerosa para ayudar a restablecer los patrones de crecimiento normales.
También se cree que los genes involucrados en el desarrollo de muchas otras enfermedades, que van desde las alergias hasta la inflamación y el autismo, están regulados por mecanismos epigenéticos. A medida que se profundiza nuestro conocimiento sobre cómo se controlan los genes, surgirán nuevas formas de tratar estas enfermedades y el cáncer.
Puntos Clave
- El ADN en la región promotora de genes silenciados en células cancerosas está metilado en restos de ADN de citosina en islas CpG.
- Las proteínas histonas que rodean la región promotora de genes silenciados carecen de la modificación de acetilación que está presente cuando los genes se expresan en células normales.
- Cuando la combinación de metilación del ADN y desacetilación de histonas ocurre dentro de las células cancerosas, el gen presente en esa región cromosómica es silenciado.
- Los cambios epigenéticos que se alteran en el cáncer pueden revertirse y, por lo tanto, pueden ser útiles en el diseño de nuevos medicamentos y terapias.
Términos Clave
- epigenética: el estudio de cambios heredables en la expresión génica o fenotipo celular causados por mecanismos distintos de los cambios en la secuencia de ADN subyacente
- metilación: la adición de un grupo metilo a los residuos de citosina y adenina en el ADN que conduce a la modificación epigenética del ADN y la reducción de la expresión génica y la producción de proteínas
- acetilación: la reacción de una sustancia con ácido acético o uno de sus derivados; la introducción de uno o más grupos acetilo en una sustancia