Los ARN cortos protegen la memoria química de los genes.

Los ARN cortos protegen la memoria química de los genes.

Los cambios epigenéticos en el ADN de las plantas están preservados en generaciones sucesivas.
Heidi Ledford

[Los cambios químicos del ADN pueden estar preservados por pequeños ARN cortos. Punchstock]

Los investigadores han encontrado que las moléculas de ARN corto preservan los cambios químicos del ADN que regula los genes de las plantas, permitiendo que los cambios “epigenéticos” se mantengan a lo largo de generaciones.

Los grupos metilo añadidos en puntos concretos del ADN pueden silenciar la expresión de un gen e inmovilizar los transposones, unidades móviles de ADN que pueden saltar de una localización a otra. Sin embargo, estas marcas químicas se pueden perder a lo largo del tiempo, lo que permite a los genes activarse cuando deberían estar desactivados o liberar transposones para saltar alrededor y desbaratar el genoma.

Durante más de una década se ha pensado que una vez que se perdían dichas marcas químicas, no había manera de reemplazarlas, Sin embargo, los resultados de Vincent Colot y sus colegas de la École Normale Supérieure de París sugieren que pequeños ARN pueden dirigir las proteínas para restaurar la metilación en la localización apropiada1.

“Esto es muy importante”, afirmó Robert Martienssen, genetista de Cold Spring Harbor Laboratory, de Nueva York. “Si la antigua idea de la metilación fuera verdad, entonces cualquier pérdida accidental sería permanente. Sin embargo, si hubiera una manera de restaurar la metilación, daría una estabilidad evolucionaria a las marcas epigenéticas.”

Marcado de por vida
En el modelo vegetal Arabidopsis thaliana, las mutaciones del gen ddm1 pueden causar una drástica reducción en la metilación del ADN. Colot y sus colegas han estudiado qué sucede cuando las plantas con el gen ddm1 se cruzan con plantas normales y han encontrado que después de varias generaciones, los descendentes que ya no llevan dicha mutación han restaurado parte de la metilación del ADN.

Algunas regiones del genoma se pueden restaurar a niveles normales de modificaciones químicas, pero otras permanecen despojadas de grupos metilo.

Un trabajo previo mostró que los ARN cortos pueden tener como objetivo la metilación del ADN. Con esto en mente, Colot y sus colegas buscaron en bases de datos de ARN cortos secuencias complementarias con las secuencias de los sitios de metilación reparada del ADN. Encontraron que las regiones reparadas tenían secuencias complementarias con ARN cortos, mientras que los sitios que no se habían reparado no tenían esta complementariedad.

Además, la metilación no se reparó en los mutantes que eran incapaces de producir estos ARN cortos.

Paso de información
Todavía no está claro si este fenómeno también tiene lugar en los animales. Hay muchos más ejemplos de herencia epigenética en plantas que en animales y aunque la participación del ARN como guía para la metilación del ADN está bien establecida en las plantas, hay menos evidencias de este proceso en los animales. No obstante, Martienssen afirmó que es probable que al menos algunos animales utilicen este mecanismo dirigido por ARN para estabilizar su epigenoma.

Mientras tanto, los mutantes ddm1 proporcionan un caso extremo de desmetilación −con más de un 70% de perdida de metilación− y no está claro si el ADN puede perder de forma natural tantos grupos metilo. “En situaciones normales, ¿se puede perder la metilación hasta ese punto?, se pregunta Eric Richards, genetista del Boyce Thompson Institute or Plant Research de la Universidad Cornell de Ithaca, Nueva York. “Creo que es una cuestión abierta.”

Pero Richards apunta que hay un estrés ambiental, como la dieta o la exposición a ciertos productos químicos, que podría alterar potencialmente los patrones de metilación.

Colot y su equipo pretenden encontrar los desencadenantes medioambientales que causan la pérdida de metilación. “Si el medio ambiente desempeña un papel en el paso de un estado normal de metilación a un estado de hipometilación, es muy diferente a la dinámica de una mutación aleatoria”, afirmó Colot. “Quizá implicaría reescribir parte de la genética que se sabe hoy en día.”