Metilación
La metilación del ADN actúa como un marcador epigenético y una modificación valiosa para la nutrición genómica.
facultad de nutrición · genómica
vie. 17 de sep. 2021
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La metilación del ADN actúa como un marcador epigenético. Se trata de una modificación valiosa para la nutrición genómica debido a que, químicamente, pueden incrementarse los nutrientes, componentes bioactivos y aditivos alimentarios durante el crecimiento y el desarrollo.

Conceptos generales

Químicamente, la metilación del ADN se define como la adición de grupos metilo al ADN de forma permanente. Este fenómeno ocurre de forma normal, pero también se pueden producir hipo o hiper metilaciones. Es decir, metilaciones menos o más frecuentes de lo habitual. En estos casos se suelen producir enfermedades.

La metilación del ADN actúa como un marcador epigenético. Se trata de una modificación covalente que tiene lugar en las citosinas en su quinto carbono (5C) dentro de las regiones ricas en CpG de ADN. Es catalizada por metiltransferasas de ADN (DNMT).

Registro histórico

Históricamente la metilación del ADN fue la primera modificación epigenética que fue descubierta. La importancia funcional de este mecanismo en el control epigenético, en la regulación génica, en la inactivación del cromosoma X y en la diferenciación celular se propuso por vez primera en el año 1975. La presencia de patrones de metilación en el ADN humano determina cierta protección para la conservación de las secuencias de pares de bases. También reduce la capacidad de mutación.

En la especie Drosophila melanogaster. Por ejemplo, no existe la metilación, por lo que la capacidad de mutación de esta especie es sumamente elevada. En la mayoría de los organismos eucariotas, la metilación del ADN consiste en la transferencia de un grupo metilo (CH3) de la S-adenosilmetionina (SAM) a la posición cinco de las citosinas de los dinucleótidos CpG (citosina fosfato guanina). Esta importante reacción de transferencia es catalizada por las enzimas ADN metil transferasas (DNMTs por sus siglas en inglés).

En vertebrados, el ADN es susceptible a modificaciones que involucran la adición covalente de un grupo metilo en la quinta posición del anillo de citosina.

Porcentaje en el contenido

Los dinucleótidos CpG están distribuidos heterogéneamente en el genoma humano, pero están concentrados en sitios denominados islas CpG. Estos son regiones de ADN genómico con una frecuencia elevada de dinucleótidos CpG. Tienen entre 200 y 3000 pares de bases con más del 50% de contenido de guaninas y citosinas, y una razón observada/ esperada de CG mayor de 60%.

Estas regiones se solapan con regiones promotoras en el 50 y hasta el 60% de los genes humanos. Por lo tanto su metilación impide la lectura del gen. De hecho, la presencia de metilaciones en estas islas indica que el gen adyacente está silenciado.

Se ha estimado que la 5-metil citosina supone aproximadamente el 1% del total de bases nitrogenadas del ADN. Representa entre el 70 y el 80% del total de los dinucleótidos CpG en el genoma humano.

Ácido fólico

Algunos nutrientes, componentes bioactivos y aditivos alimentarios, micronutrientes bioactivos y derivados de plantas tienen la capacidad de modificar los marcadores epigenéticos. Así mismo, de alterar la señalización celular en la descendencia durante el crecimiento y desarrollo.

El ácido fólico (AF) es una vitamina perteneciente al complejo B. Se encuentra en diferentes alimentos como el jugo de naranja y el de otros cítricos. Por ejemplo los vegetales con hojas verdes, los frijoles, la habichuela, el maní y las lentejas, entre otros. En ellos está presente en forma de poliglutamatos conjugados.

THF

La estructura del ácido fólico consta de un núcleo de pteridina y de ácido para-amino benzoico ligados a uno o varios residuos de ácido glutámico. Una vez absorbido, el AF se convierte (mediante la enzima dihidrofolato reductasa) en su forma biológicamente activa: el ácido tetrahidrofólico (THF).

Las unidades de carbono que transporta el THF (es decir, grupos metilo, metileno, metenil y formil) están unidas al N5 y al N10 (o a ambos) del anillo de pteridina. El AF es esencial para la síntesis de novo de precursores de nucleótidos. Además, tiene la finalidad de lograr niveles adecuados de metilación del ADN, el cual es necesario para el proceso de morfogénesis.

Estas dos funciones principales del metabolismo del folato se cruzan en la reacción catalizada por la enzima metionina sintasa (MS). Es dependiente del folato y de la vitamina B12. Así, por una parte, produce THF para la síntesis del nucleótido precursor de ADN. Al mismo tiempo, regenera metionina desde la homocisteína para las reacciones de metilación celular.

Selenio

La actividad quimiopreventiva del selenio (Se) puede influir en el epigenoma. En una revisión reciente se han discutido dos aspectos del Se y la epigenética en el cáncer, relacionados con:

  • La asociación entre el Se, la regulación epigenética en el desarrollo y la prevención del cáncer.
  • La modificación epigenética de genes que codifican selenoproteínas en diferentes tipos de cáncer.

En ambos casos, la metilación del ADN es el mecanismo epigenético más investigado. La evidencia existente de datos experimentales en líneas celulares de cáncer humano, roedores y estudios en humanos en sujetos sin cáncer indica que una alta exposición. Se conduce a la inhibición de la expresión/actividad de la ADN metiltransferasa.

La asociación entre el Se y la metilación global sigue sin estar muy clara. Por lo tanto, requiere más investigación con respecto a los mecanismos subyacentes y el posible carácter no lineal de esta relación. La metilación de genes supresores de tumores específicos se ve afectada posiblemente de una manera dependiente del sexo. El fenotipo del cáncer se caracteriza a menudo por metilación alterada de genes que codifican selenoproteínas, principalmente glutatión peroxidasa 3.

Influencia geográfica

La deficiencia de Se es relativamente rara en los países occidentales. Una condición clínica asociada con la deficiencia de Se es la enfermedad Keshan. Esta ocurre en una provincia china donde se ven afectadas personas con una ingesta diaria total de Se de menos de 15 mg.

El nivel superior tolerable de ingesta de Se ha sido definido por la Organización Mundial de Sald en los 400 mg por día. La mayoría de los organismos de salud recomiendan niveles de ingesta de Se en el rango de entre 55 y 70 mg por día.

Estas recomendaciones, a menudo, se basan en ingestas totales de Se necesarias para optimizar la actividad y expresión de GPx3 y SeP en plasma, que son dos biomarcadores del estado de Se que se usan comúnmente. La optimización de la actividad de GPx3 plasmática se logra a una ingesta de 40-47 mg Se/día, 21 mientras que SeP requiere aproximadamente 105 mg Se/día.

Contenidos y enfermedades

La concentración plasmática de Se que coincide con la optimización de SeP (124 mg Se / l) se encuentra en un rango que se asocia con una disminución del riesgo de mortalidad y prevención de varios tipos de cáncer. La suplementación más allá de estos niveles de Se no parece conferir ningún beneficio adicional, pero, en cambio, puede aumentar el riesgo de diabetes tipo 2.

Las enfermedades inflamatorias del intestino (EII) representan un creciente problema de salud pública debido al aumento de su incidencia en todo el mundo. La noción actual sobre la patogenia de la EII es que los individuos genéticamente susceptibles desarrollan intolerancia a la microflora intestinal desregulada (disbiosis). Como resultado de desencadenantes ambientales se desarrolla una inflamación crónica.

Epigenética en la alimentación

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