ENERO 2011

SEBBM DIVULGACIÓN

SEBBM DIVULGACIÓN

ACÉRCATE A NUESTROS CIENTÍFICOS

Epigenética del Cáncer: los defectos de programación del

genoma

Manel Esteller Programa de Epigenética y Biología del Cáncer, Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL), Barcelona

Biografía

Manel Esteller (Sant Boi de Llobregat, Barcelona, 1968) se

graduó en Medicina por la Universidad de Barcelona en

1992, donde obtuvo también su Doctorado especializado en

Genética Molecular del Carcinoma del Endometrio, en

1996. Ha sido Investigador Invitado en la Escuela de

Ciencias Biológicas y Médicas de la Universidad de St.

Andrews, (Escocia, Reino Unido) e Investigador

Posdoctoral e Investigador Asociado en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins (Baltimore,

EEUU), entre 1997 y 2001. Desde octubre del 2001 a

septiembre del 2008, Manel Esteller ha liderado el

Laboratorio de Epigenética del Cáncer del CNIO. Durante este

tiempo se ha dedicado a la investigación de las

alteraciones de la metilación del ADN, las modificaciones de las histonas y la cromatina y su

contribución al cáncer en humanos. Desde octubre del

2008, el Dr. Esteller es el Director del Programa de

Epigenética y Biología del Cáncer (PEBC) del Instituto de Investigaciones Biomédicas de

Bellvitge (IDIBELL) en Barcelona, Profesor de

Investigación ICREA y Profesor de Genética de la Facultad de Medicina de la Universidad de

Barcelona.

Resumen

De la secuenciación del ADN, del desciframiento de nuestro genoma, se nos dijo que era "El Libro de la Vida". Pues parece ser que el libro que nos entregaron en los proyectos del genoma humano estaba huérfano de gramática y ortografía: era un inmenso telegrama sin signos de puntuación. Darle sentido a esas palabras es trabajo de la Epigenética: poner una metilación del ADN aquí, y una acetilación de histonas allá.

Summary

“The complete DNA sequence of our genome was described as the “Book of Life”. However, it seems that the provided book was lacking its orthography and grammar: it was a large telegram without any accent or annotations. To make sense of these words is in part a job that Epigenetics is taking care of by adding methyl-groups in our DNA and acetyl-groups in our histones”.

http://www.sebbm.es/ HEMEROTECA: http://www.sebbm.es/ES/divulgacion-ciencia-para-todos_10/acercate-a-nuestros-cientificos_107

Hasta fechas muy cercanas la cuestión de la herencia biológica se ha respondido a través del lenguaje de la secuencia de nucleótidos del ADN. Esta visión situaba al ADN como único material hereditario que determina los rasgos que diferencian un organismo de otro y que se transmite de generación en generación. El ADN utiliza un lenguaje basado en la existencia de cuatro letras, que se combinan a su vez en palabras de tres letras para dar lugar a las proteínas, las moléculas que dotan de estructura y funciones específicas a los organismos. A lo largo de los últimos años se ha evidenciado que esta visión era incompleta. Así, por ejemplo, aunque todas y cada una de las células de un organismo poseen la misma información almacenada en su ADN, resulta evidente que una célula de la piel es muy distinta a una neurona o a un glóbulo blanco sanguíneo. ¿Qué diferencia entonces una célula sanguínea de una neurona, si no es su ADN? La respuesta nos la da la Epigenética, una disciplina que se dedica a estudiar los cambios heredables que no dependen de la secuencia de bases del ADN. El ADN, que en cada una de las células humanas forma una especie de fibra de alrededor de unos dos metros de longitud, se encuentra empaquetado exquisitamente a fin de ser confinado en el interior de un núcleo de diámetro un millón de veces más pequeño. La forma en la que el ADN es empaquetado determina en realidad la forma en que este ADN funcionará. El envoltorio, por así decir, que forma el ADN dentro del núcleo recibe el nombre de cromatina, y los mecanismos y modificaciones que sufre el ADN y su envoltorio serían las modificaciones epigenéticas, que en último término deciden qué funciones están activadas y cuáles están inactivadas en cada tipo de célula. Cuestiones como la reprogramación en el trasplante de núcleos celulares y clonación de organismos, numerosas alteraciones en cáncer y en otros síndromes, no se pueden entender sin considerar los factores epigenéticos. Así pues podemos definir, de una forma más o menos sencilla, la epigenética como el estudio de la regulación heredable de la actividad de los genes que no viene determinada por la secuencia genética. Nuestros genes son la combinación de cuatro bases o piezas denominadas A, C, G y T, que cuando sufren alteraciones originan

ENERO 2011

SEBBM DIVULGACIÓN

mutaciones. Hoy sabemos que la expresión de los genes se controla de muchas más formas: por ejemplo añadiendo un grupo químico llamado metilo a la cadena de ADN, o bien añadiendo otro grupo químico llamado acetilo a las proteínas histonas, las “llaves” de nuestro genoma. Los genes son fragmentos de ADN que se expresan originando ARN, que luego producirá una proteína: casi todo lo que podemos tocar en nuestro cuerpo son proteínas; la melanina de nuestra piel, la hemoglobina de nuestra sangre, etc. Debe existir un control riguroso de la expresión de los genes: no queremos que una célula de la retina exprese una proteína de una célula del hueso. El envoltorio que permite a los genes “abrirse” (expresarse) o “cerrarse” (silenciarse) es epigenético. Podemos cerrar la expresión de un gen de forma ligera, simplemente ajustando la puerta -sería lo que haría un cambio en las histonas- ; o bien podemos reprimir su expresión de forma más firme, cerrando la puerta con una vuelta de llave -sería la metilación del ADN-. Una epigenética balanceada, dentro de la variación fisiológica y poblacional, es esencial para el ser humano: evita la expresión de secuencias de ADN parasitarias adquiridas a lo largo de millones de años de evolución, permite la expresión correcta del cromosoma X en mujeres, mantiene a nuestro genoma estable evitando que se rompa, ayuda en la expresión específica de cada tejido y realiza muchas otras tareas ingratas y poco reconocidas. Es en el campo de la oncología donde se ha avanzado más en el conocimiento epigenético de las enfermedades. El cáncer aparece por una combinación casi maliciosa de alteraciones genéticas y epigenéticas. Por ejemplo, sabemos que en los tumores humanos genes protectores del cáncer (llamados genes supresores de tumores) dejan de ejercer esta acción beneficiosa porque la metilación bloquea, como si fuera una señal de stop de tráfico, su expresión. Si pensamos en nuevas terapias del cáncer, es importante reconocer que todos los tumores humanos tienen un componente epigenético. En oncología, la punta de lanza de nuevos tratamientos suelen ser las enfermedades malignas de la sangre. Este es el caso también de los fármacos epigenéticos: los dos primeros agentes que reparan nuestra maltrecha metilación del ADN han sido aprobados para el tratamiento de ciertas leucemias y pre-leucemias, mientras dos fármacos que regeneran nuestras histonas han sido aprobados para su uso en linfomas, un tumor de los ganglios linfáticos. Referencias 1. Portela A, Esteller M. Epigenetic modifications and human disease. Nat Biotechnol. 2010 Oct;28(10):1057-68. 2. Urdinguio RG, Sanchez-Mut JV, Esteller M. Epigenetic mechanisms in neurological diseases: genes, syndromes, and therapies. Lancet Neurol. 2009 Nov;8(11):1056-72. 3. Esteller M. Epigenetics in cancer. N Engl J Med. 2008 Mar 13;358(11):1148-59. 4. Esteller M. Cancer epigenomics: DNA methylomes and histone-modification maps. Nat Rev Genet. 2007 Apr;8(4):286-98. Enlaces web:

http://www.pebc.cat/ http://www.dailymotion.com/video/xamswn_epigenetica-farmacos-del-futuro-dr_school http://www.youtube.com/watch?v=V1lwe0JUMwk&hl=es http://www.epigenome-noe.net/

Figura- Linfoma murino (en rojo, panel izquierdo) con crecimiento inhibido (panel derecho) al usar un agente desmetilante del ADN.