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 Universityha 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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