Las abejas de una colmena son
genéticamente idénticas, sin embargo forman una sociedad organizada en la que
cada miembro se especializa en una determinada función. Ahora un equipo de la Johns Hopkins University
ha publicado que existen diferencias en el patrón de metilación entre distintas clases
de abejas obreras y que además éste es reversible si la abeja adopta un nuevo
papel en la colmena. Podría ser el primer vínculo entre epigenética y
comportamiento.
El ADN es la molécula en la que
se almacena la información genética, sin embargo, existen otros cambios que
también se heredan sin alterar la secuencia
de ADN: son las marcas epigenéticas, que son esenciales para mantener el
patrón correcto de expresión génica de una línea celular y adaptarlo según las
circunstancias (cuando la célula se diferencia para desempeñar una labor
concreta, para afrontar la enfermedad o adecuarse al desarrollo). Una de estas
marcas, asociada con silenciamiento génico, es la metilación del ADN, es decir,
la adición de un grupo metilo (-CH3) a algunas citosinas por parte de ciertas
enzimas. En lenguaje sencillo sería una banderita que se coloca en determinados
puntos del ADN y que es interpretada por la maquinaria celular normalmente como
una señal represora.
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| Esquema de la metilación del ADN |
A pesar de la gran cantidad de
información que se está acumulando sobre las distintas capas de regulación
epigenética, se conoce poco sobre el papel que éstas pueden tener en los cambios
a nivel de organismo o de comportamiento. Por suerte, el grupo de
investigadores liderado por Andrew P.
Feinberg pensó que tenían a su disposición una herramienta valiosa para ahondar
en esta cuestión: las abejas de una colmena son genéticamente idénticas pero
cada una desempeña un papel, ¿estaría la división de tareas grabada en su genoma
de manera epigenética?
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| Abeja pecoreadora llevando polen |
Primeramente decidieron comparar
la metilación del genoma de una abeja reina (que se convierte en reina porque
es alimentada con jalea real) con el de las obreras, pero no encontraron
diferencias. Ante este resultado
negativo pasaron a comparar la metilación entre dos grupos de abejas obreras de
igual edad: las abejas pecoreadoras (las exploradoras que recolectan polen,
néctar y agua) y las nodrizas (las que alimentan las larvas, producen cera y
eventualmente con el tiempo se convierten en pecoreadoras). Utilizando dos
métodos distintos encontraron 155 regiones del genoma que no tenían el mismo
patrón de metilación, zonas que están implicadas en la regulación génica y el
desarrollo a través de control transcripcional y remodelación de la cromatina.
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| Abejas nodriza |
Para comprobar que la metilación
diferencial estaba asociada con el oficio de la abeja y que no era una
consecuencia de la simple transición de nodriza a pecoreadora, los investigadores diseñaron un truco: vaciaron la colmena de
nodrizas y así cuando regresaron las exploradoras una parte de ellas ocupó los
puestos de nodriza vacantes. Comparando las nuevas nodrizas con las que seguían
siendo exploradoras, encontraron otras 107 regiones donde la metilación era
distinta entre unas y otras. De estas 107, 57 coincidían con regiones encontradas
en el primer análisis, zonas del genoma implicadas en desarrollo, unión de ATP y formación del poro nuclear. Comparando
estas regiones con los niveles de expresión, el equipo de la Johns Hopkins
University encontró que una parte
importante de estas regiones coincidía con sitios de splicing alternativo,
apuntando que la metilación podría ser una herramienta para regular el
procesamiento alternativo del ARN mensajero. Asimismo también se relacionó la
metilación con la represión de la expresión génica.
Parece por tanto que si el
comportamiento de una abeja se revierte, también se revierte la metilación de
su genoma. El propósito sería contribuir al cambio en la expresión génica, ya
sea regulando la cantidad de expresión a través de factores de transcripción o
modificando lo que se expresa a través del splicing alternativo.
¿Sucederá lo mismo con los
comportamientos humanos? ¿Podrá modificarse el comportamiento cambiando el
patrón de metilación? ¿Funciona la
regulación epigenética como una especie de interruptor con posiciones entre las
cuales variar? ¿Cuál es el papel del resto de actores epigenéticos en los
cambios de oficio de la abeja?
Habrá que seguir investigando…
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Más información:
http://www.nature.com/neuro/journal/v15/n10/full/nn.3218.html
http://www.nature.com/news/job-swapping-makes-its-mark-on-honeybee-dna-1.11418
http://www.abc.es/20120917/ciencia/abci-abejas-trabajo-marca-genoma-201209171059.html
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