Rubén Megía González, Genotipia
Durante los últimos años de la Segunda Guerra Mundial, ciertos países, entre ellos los Países Bajos, se vieron en una situación de escasez de alimentos. En dicho contexto, se estima que, en 1944, en promedio, las mujeres holandesas consumían menos de 1000 calorías diarias, cuando sus necesidades basales son de más de 1200 calorías al día. Las condiciones de hambruna extrema en mujeres embarazadas durante estos años, se tradujeron en una descendencia con bajo peso y especialmente sensible al estrés, con una prevalencia alta de enfermedades coronarias. Este suceso supuso un antes y un después en el estudio de la Herencia, ya que indicaba la existencia de un nuevo tipo de transmisión que implica al ambiente externo de los progenitores y no a su genoma: la herencia epigenética. Sin embargo, todavía no se conocen todos los mecanismos que actúan en la este tipo de herencia.
Ahora, un equipo de investigadores del RIKEN Cluster for Pioneering Research, ha logrado identificar uno de los mecanismos moleculares que actúan en la herencia epigenética afectada por la dieta parental. El estudio, publicado recientemente en la revista Molecular Cell y realizado en ratones, señala al factor de transcripción ATF7 como uno de los responsables de la influencia del bajo consumo paterno de proteínas sobre la herencia.
Para determinar las causas moleculares de la herencia epigenética afectada por la dieta parental, en el estudio se utilizaron ratones como modelo. En una primera aproximación, los investigadores dividieron los ratones en dos grupos y los sometieron a dietas distintas; En el primer grupo, los ratones recibieron una dieta normal a lo largo de su vida, mientras que al segundo grupo se le proporcionó una dieta baja en proteínas. Una vez alcanzada la edad adulta, se obtuvo descendencia de los ratones macho de ambos grupos y se comparó la expresión génica en el hígado de los descendientes de cada grupo. Los investigadores observaron diferencias en la expresión de más de 400 genes, algunos de ellos involucrados en el metabolismo, incluso cuando se ofrecía una dieta normal a ambos grupos de descendientes.
Para estudiar el papel del factor de transcripción ATF7 en el efecto transgeneracional de la dieta paterna, el equipo de investigadores utilizó ratones macho con deficiencia en una de sus copias del gen atf7, que presentan una expresión génica similar a los descendientes de machos normales con dietas pobres en proteínas. Los autores sometieron a estos ratones a los dos tipos de dietas y los cruzaron con ratones hembra normales que habían seguido una dieta normal. A continuación, los investigadores estudiaron la expresión génica hepática de la descendencia. Los resultados no mostraron diferencias significativas entre la expresión génica de los ratones descendientes de este segundo experimento, independientemente de su dieta, y los ratones descendientes de machos alimentados con una dieta normal.
El siguiente paso del equipo de investigadores fue determinar las causas epigenéticas detrás de la herencia transgeneracional afectada por la dieta paterna. Para ello, estudiaron los genes relacionados con el factor de transcripción ATF7 en los espermatozoides de ratones en ambas condiciones alimentarias. En sus experimentos, los autores observaron que, en ratones con bajo consumo proteico, el factor ATF7 se encuentra fosforilado y no se une correctamente a sus genes diana. De igual modo, identificaron una disminución en la metilación de la histona H3 (H3K9me2) en algunas regiones asociadas a genes diana de ATF7 en espermatozoides de ratones con bajo aporte proteico. Estos cambios parecen ser clave en los efectos transgeneracionales del bajo consumo de proteínas paterno, que ocurre sin modificar el ADN paterno.
Este descubrimiento supone una mejora en la comprensión teórica de los mecanismos epigenéticos que influyen en la herencia transgeneracional, pero también puede ser aplicado en la práctica clínica. Tal y como sugieren los autores del estudio, “el examen de los niveles de H3K9me2 podría usarse para verificar la calidad epigenómica en la evaluación diagnóstica de los efectos de los progenitores en los rasgos de la descendencia”. De igual modo, los investigadores señalan la importancia del consumo de proteínas y la reducción de grasas en la dieta, no solo por el efecto positivo para la salud del mismo individuo, sino para mejorar la salud de su futura descendencia
El estudio, publicado el pasado 20 de marzo, no es la primera aproximación de los científicos hacia el descubrimiento de los diferentes mecanismos que afectan a la herencia epigenética este año. Ese mismo día, otro grupo de investigadores publicó en la revista Nature Communications un estudio en el que describe otro mecanismo relacionado con la herencia transgeneracional afectada por el estrés. En esa investigación, los autores identificaron el transporte a través de vesículas extracelulares en los espermatozoides como uno de los mecanismos que influyen en la herencia epigenética transgeneracional.
Referencia: Yoshida K, et al. ATF7-Dependent Epigenetic Changes Are Required for the Intergenerational Effect of a Paternal Low-Protein Diet. Mol Cell. 2020 Mar 19. pii: S1097-2765(20)30148-9. doi: 10.1016/j.molcel.2020.02.028.
Fuente: RIKEN news. Parental diet affects sperm and health of future offspring https://www.riken.jp/en/news_pubs/research_news/pr/2020/20200320_1/index.html
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