El ARN de los espermatozoides puede influir en la herencia de síntomas relacionados con experiencias tempranas

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

Nuestro genoma, que contiene las instrucciones necesarias para el desarrollo y crecimiento, y es responsable de gran parte de las características humanas, es una combinación a partes iguales de los genomas de nuestros progenitores.  Y la secuencia de ADN que lo conforma es la base de la herencia genética. Sin embargo, en contadas ocasiones se ha observado un tipo de herencia que no se corresponde con aquella regida por el ADN. Ciertas experiencias o estímulos ambientales pueden causar efectos en las generaciones posteriores incluso aunque ya no estén presentes.

herencia epigenética
Ciertas experiencias o estímulos ambientales pueden causar efectos en las generaciones posteriores. Imagen cortesía de Dr. Veronica La Padula.

Este tipo de herencia, denominada transgeneracional , se explica debido a la actuación de mecanismos epigenéticos, señales sobre el ADN o las proteínas en las que se organiza o fragmentos de ARN no codificante que regulan la expresión génica sin alterar la secuencia del ADN. Estos mecanismos pueden explicar que sin cambios en la secuencia del genoma se observe, por ejemplo, que las crías de rata que no reciben suficientes cuidados de sus progenitoras (lo que supone una situación de gran estrés para ellas) muestren mayor riesgo a tener diabetes tipo 2 u obesidad en la edad adulta. Y lo que es más interesante, que sus propias crías también tengan mayor riesgo a estas condiciones.

Un reciente estudio publicado en Translational Psychiatry acaba de describir un nuevo mecanismo de herencia transgeneracional al mostrar cómo la presencia de traumas durante las primeras etapas tras el nacimiento puede transmitirse a la siguiente generación a través de moléculas de ARN transportadas por los espermatozoides.

Estudios previos ya habían planteado que ciertos estímulos ambientales podían afectar al ARN de menor tamaño del esperma, convirtiéndolo en una herramienta de transmisión de información al futuro embrión. No obstante, no se había determinado si la fracción de ARN de los espermatozoides correspondiente a los ARNs de mayor longitud también podía contribuir a la herencia transgeneracional. En el nuevo estudio los investigadores analizan por separado el efecto de cada fracción de ARN sobre la descendencia.

Los investigadores utilizaron un modelo en ratón en el que se induce estrés traumático en las primeras etapas de la vida, mediante la combinación de una progenitora sometida a estrés y la separación no predecible de la cría de la madre. Este modelo  deriva en diversos síntomas metabólicos y de comportamiento asociados al estrés hasta en tres generaciones, por lo que resulta apropiado para estudiar qué mecanismos están implicados en este tipo de herencia.

Para estudiar los mecanismos de herencia transgeneracional, y concretamente el papel del ARN, cuando los ratones sometidos a estrés traumático temprano llegaron a la edad adulta, el equipo extrajo el ARN del esperma y lo introdujo en ovocitos de hembras control fecundados con machos control. De este modo el ADN heredado de los progenitores por los embriones no podía tener ningún tipo de memoria epigenética y los efectos observados en la descendencia derivarían únicamente de las diferencias en el ARN procedente de ratones sometidos a estrés traumático respecto al ARN de ratones control.

El análisis de diferentes variables metabólicas y aspectos del comportamiento de los embriones que recibieron ARN del esperma de ratones control o con estrés traumático confirma la importancia del ARN del esperma en la herencia transgeneracional. Los resultados muestran que ambas fracciones de ARN intervienen en el desarrollo de los síntomas inducidos por estrés traumático temprano, aunque existe un efecto diferente de cada fracción de ARN. Por una parte las alteraciones de la fracción de ARN de mayor longitud parecen ser responsables de los síntomas relacionados con la ingesta de comida, la respuesta a la insulina y la toma de riesgos en la edad adulta. Las alteraciones de la fracción de ARN de menor longitud están relacionadas con el peso corporal y comportamiento de desesperación. Los investigadores plantean que las  alteraciones en ambas fracciones son las que contribuyen a la transmisión de los efectos del trauma de padres a la descendencia.

El estudio sugiere que moléculas de ARN no codificante de diferentes tamaños presente en los espermatozoides puede influir en la herencia de síntomas relacionados con experiencias tempranas.

“Mientras que otros grupos de investigación han mostrado recientemente que los ARNs pequeños contribuyen a la herencia de los efectos del estrés crónico o los cambios de nutrición, nuestro estudio indica que los fragmentos largos de ARN también pueden contribuir a transmitir algunos de los efectos del trauma en etapas tempranas”, señala Katharina Gapp, investigadora en el Instituto Gurdon de la Universidad de Cambridge y primera firmante del trabajo. “Hemos añadido otra pieza al puzle de intervenciones potenciales en la transferencia de información a través de las generaciones”.

Para conocer exactamente todos los mecanismos que intervienen en la herencia transgeneracional de algunas características será necesario realizar más experimentos, así como analizar en detalle los perfiles epigenéticos de los modelos de estudio y sus posibles interacciones. Además, conviene recordar que los resultados en ratón no siempre pueden ser trasladados a humanos, donde por razones éticas y prácticas, no es fácil estudiar el efecto de la herencia epigenética, especialmente en múltiples generaciones, en la especie humana.

Mientras tanto, los autores del trabajo resaltan que los resultados obtenidos pueden tener importantes implicaciones en la susceptibilidad a enfermedades que es inducida por experiencias en las etapas tempranas, así como en su transmisión. Además plantean la posibilidad de desarrollar estrategias basadas en ARN destinadas a prevenir los mecanismos responsables.

El trabajo se ha publicado en paralelo a otra investigación de la Universidad de Cambridge relacionada con la herencia transgeneracional, que plantea que la metilación, considerada un mecanismo epigenético predominante en la herencia de caracteres más allá de la secuencia del ADN, es en realidad menos frecuente de lo que se pensaba. En este contexto, el trabajo sobre el papel del ARN en la herencia transgeneracional cobra mayor importancia en el desafío científico de descubrir los mecanismos de la herencia humana y en cómo se transmite la información que define no sólo cómo estamos hechos sino también cómo respondemos al medio y cómo nos comportamos.

Estudios originales:

Gapp K et al. Alterations in sperm long RNA contribute to the epigenetic inheritance of the effects of postnatal trauma. Molecular Psychiatry; 30 Oct 2018; DOI: http://dx.doi.org/10.1038/s41380-018-0271-6

Kazachenka, A, Bertozzi, TM et al. Identification, Characterization, and Heritability of Murine Metastable Epialleles: Implications for Non-genetic Inheritance. Cell; 25 Oct 2018; DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2018.09.043

Fuente: Studies raise questions over how epigenetic information is inherited. https://www.cam.ac.uk/research/news/studies-raise-questions-over-how-epigenetic-information-is-inherited

 

 

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