Nuestros genes

dna-5297378_1920

Tiempo de lectura: 10 minutos

Todos somos conscientes que hay una reacción individual ante los alimentos, medicamentos, bebidas, etc., y que dicha reacción puede modificarse a lo largo de la vida.

Detrás de cada reacción hay un componente genético, pero entonces ¿cómo es que nuestra reacción varía a lo largo de la vida si los genes no cambian? 

Dentro de su enorme complejidad, diremos simplemente que los genes pueden adecuarse al ambiente. Efectivamente, el ser humano tiene la gran capacidad de adaptarse al entorno en el que vive. Desde el polo norte al desierto, pasando por todos los climas y altitudes. Obviamente necesita resguardarse y adecuar la temperatura ambiental a sus necesidades, pero es capaz de sobrevivir con diversos tipos de patrones nutricionales, siendo algunos casi opuestos entre sí.

Distinguiremos, entonces, dos conceptos: la información genética, que no varía, y la información epigenética, que incluye todos aquellos cambios moleculares que suceden alrededor de los genes y que permiten que los genes se manifiesten de forma diferente aún sin variar su secuencia.

En este primer blog hablaremos de algunos conceptos relativos a los genes, que nos permitirán entender mejor aquello de la epigenética, pues es a ese nivel donde podemos labrar nuestro destino de salud, incluso por encima de la información genética heredada de nuestros padres.

Los conceptos que voy a explicar a continuación tienen el fin de hacer entender por qué la nutrición es tan importante en nuestras vidas.

¿Qué son los genes?

Dentro cada célula hay un núcleo en el que se encuentra la doble hélice del ADN, organizada en 46 cromosomas. Estos están organizados en pares: tenemos 23 cromosomas heredados de nuestra madre y otros 23 heredados de nuestro padre: total 46. Decir que están organizados en pares, significa que tenemos 2 genes para cada función, pero solo uno se expresará: el dominante. De hecho, un gen es un segmento de dicho ADN que contiene la información capaz de ser traducida a un producto funcional (por ejemplo, una hormona).

De aquí el primer concepto importante: una cosa es el contenido del material genético y otra es qué parte de este acaba expresándose, dependiendo de si es dominante o no.

Hasta aquí la explicación clásica y simplista, pero la cuestión es bastante más complicada y todavía queda mucho por investigar y conocer.

Para empezar, solo una parte minoritaria de los genes es traducida a un producto funcional (como la síntesis de colágeno, por ejemplo), mientras que la mayoría del material no es traducido y su función todavía tiene que ser definida con claridad. Las secciones que se traducen se llaman exones y las que no se expresan se denominan intrones.

Hasta hace un par de décadas se creía que los intrones era un material silente, pero ahora se está viendo que influye en la expresión genética. La mayor parte de nuestro ADN está formada por intrones.

La parte traducida, repito, se encuentra en los exones. A según de la secuencia que presenten (recordar las 4 bases que conforman el ADN: timina, citosina, guanina y adenina), se hace un calco opuesto en el ARN mensajero. El ARN tiene las mismas bases, solo cambia la tiamina que es sustituida por el uracilo.  

Donde en ADN estáEn ARN mensajero se empareja con:
TiaminaAdenina
CitosinaGuanina
GuaninaCitosina
AdeninaUracilo
Correspondencia bases ADN – ARN

Una vez hecho el calco opuesto, el ARN mensajero sale del núcleo y va al citosol celular donde es copiado nuevamente en el ARN ribosomal según a la secuencia inicial del ADN. El ARN ribosomal está dentro de los ribosomas. En ellos se hace el ensamblaje: por un lado, se va leyendo el ARN mensajero y por otro se captan los ARN transferentes, los cuales transportan los aminoácidos. Cada 3 bases seguidas (triplete) se corresponde con un aminoácido.

Ejemplo:  en esta imagen de innovabiología que, si en la secuencia de ARN tenemos 3 uracilos seguidos o 2 uracilos y una citosina, le corresponde una fenilalanina y así sucesivamente. De este modo, la información contenida en el ADN es traducida a proteínas, las cuales se caracterizan por su secuencia de aminoácidos.

También hay microARNs por ahí pululando que interfieren en la síntesis de proteínas.

Lo curioso es que la información a traducir en cada ocasión, es decir en base a las necesidades de proteína que tenga la célula, puede estar en una secuencia de ADN seguida o no.

Ejemplo: si tenemos 300 bases de ADN ya sabemos que acabaremos teniendo una secuencia de 100 aminoácidos. Pero, estas 300 bases también pueden traducir a otra proteína diferente si, por ejemplo, se traducen desde la base 1 a la 120, o a otra diferente aún si lo hacen desde la 60 a la 150 + de la 180 a la 300, es decir una misma secuencia puede traducir más de una proteína, así como una proteína puede venir de segmentos de exones diferentes, una vez eliminados los intrones que había entre medias.

Por eso nuestros cromosomas rinden mucho y ofrecen la posibilidad de sintetizar un sinfín de proteínas.

¿Qué son las proteínas?

Son moléculas muy grandes en las que tenemos secuencias de varios centenares de aminoácidos.  Con estas secuencias se sintetizan parte de las hormonas, las enzimas, el colágeno y todo aquellos que forma la estructura de nuestro organismo.

Lo que es importante entender es que necesitamos una gran cantidad de todos los 9 aminoácidos esenciales para que nuestro cuerpo pueda funcionar holgadamente y sin dificultades. Hay más aminoácidos que utilizamos, pero el resto no son esenciales, es decir somos capaces de sintetizarlos a partir de otros, aunque dicha síntesis puede se ineficiente si tenemos una ingesta proteica limitada.

Aminoácidos esencialesAminoácidos no esenciales
ValinaGlicina
LeucinaProlina
IsoleucinaAlanina
LisinaArginina
MetioninaAsparrigina
FenilalaninaAcido Aspártico
TriptofanoCistenina
TreoninaAcido Glutámico
Histidina (en niños)Serina
Tirosina
Histidina (en adultos)

A este respecto hay que puntualizar que la dieta actual es muy rica en proteínas. De hecho, según las guías oficiales ingerimos el doble de las proteínas que necesitamos. Otra cosa diferente es si seguimos un patrón vegano u ovolácteovegetariano. En ese caso debemos saber qué alimentos contienen todos los aminoácidos esenciales y cómo combinar aquellos alimentos que no los contienen todos.

¿Cómo se modula la información genética?

Como he mencionado al principio del blog, la información que se traduce finalmente depende de los genes y de sus adaptaciones epigenéticas. Pero, ¿cómo se modula dicha información?

Hay varios mecanismos:

1.- Por supuesto puede haber una mutación genética adaptativa. Por ejemplo, las poblaciones del norte de Europa tienen una mutación para tener la piel clara, la cual sacará más rendimiento a los rayos UVA tan escasos en ciertas épocas del año.

En esas mismas poblaciones, y por la misma razón, la mayoría de las personas toleran bien la leche, es decir no son intolerantes a la lactosa. Se conocen más de 10 polimorfismos en el gen de la lactasa, que están presente en más del 80% de la población nórdica vs un 35% de la mediterránea, y que permite a los nórdicos beber leche y tener, con ello, una fuente de vitamina D continua. Si hubiesen sido intolerantes, la población sufriría raquitismo y un estrechamiento del canal del parto, lo que hubiera limitado la expansión humana. Se supone que estos polimorfismos aparecieron hace unos 10.000 millones de años cuando se empezaron a domesticar animales y a consumir su leche. Desde entonces los grupos poblacionales con la lactasa operativa en edad adulta (persistencia de la lactasa) tuvieron mayor supervivencia y llegaron a ser mayoría.

2.- Acetilaciones. La doble hélice del ADN se enrolla alrededor de una columna central de proteínas, llamadas histonas. Estas confieren estructura a la doble hélice e influyen en la expresión de los genes. Cuando una molécula de acetilo se une a la histona (histona acetilada), esta se separa del ADN permitiendo su transcripción. Cuando este acetilo se desune (histona deacetilada) el ADN no puede traducirse.

3.- Metilaciones: Cuando una molécula de metilo se une a la histona, esta impide que el ADN se traduzca. En este caso, el metilo funciona como una llave que cierra el ADN, aunque su acción específica depende del sitio concreto de la histona a la que se una.

Por lo tanto, la acetilación y la metilación condicionan la traducción genética, silenciando o activando genes, pero las histonas pueden ser también fosforiladas o sufrir otros tipos de reacciones que influyen en la transcripción genética de manera más o menos definitiva.

Silenciar no es mejor que activar, depende de las funciones que se vayan a activar o silenciar en las diferentes circunstancias

4.- Otro mecanismo es dado por aquellas sustancias que entran directamente en el núcleo celular y se acoplan a un receptor específico, y este al ADN, funcionando como factor de transcripción. Se conocen varios de ellos: cada uno es capaz de hacer una función concreta, de ahí que sean específicos de cada tejido. Algunos de ellos han sido utilizados por los principios activos de los medicamentos, como las tiazolidinediomas que se utilizan para tratar la Diabetes Melllitus tipo II y otros desórdenes metabólicos, y que se acoplan al receptor PPARϒ.

Los receptores PPARϒ tienen ligandos para los ácidos grasos esenciales omega3 y omega6, pero las grasas tienen varios factores de transcripción asociados, de ahí que sea de vital importancia cuidar el tipo de grasa que ingerimos.

Los hidratos de carbono, las proteínas y los mismos minerales también tienen vías para regular la expresión génica, así como las vitaminas A, D, B1 o B6.

Prácticamente todo lo que ingerimos induce una modulación de la información genética originando diversas respuestas metabólicas.

La influencia de tantos factores sobre miles de genes que, a su vez, se influyen entre sí, genera una información enorme y compleja. Todo ello contribuye a la variabilidad individual.

Por eso, a veces, las sustancias producen un determinado efecto cuando son estudiadas in vitro, pero no lo hacen cuando actúan en un organismo vivo, puesto que este está sometido a la influencia de otros factores como los que acabamos de ver, o a la propia regulación hormonal.

Actualmente la genética es estudiada por equipos multidisciplinares y analizada por potentes ordenadores, siendo una persona sola incapaz de asimilar tanta información.

Las enfermedades crónico-degenerativas son ‘poligénicas’, es decir, derivan por el funcionamiento anómalo de varios genes (incluso decenas). También son multifactoriales, es decir que se originan por la acción conjunta de una serie de factores (edad, sexo o peso), muchos de ellos dependientes de nuestro estilo de vida, como el patrón nutricional, el ejercicio físico, la ingesta de tóxicos, hábitos de higiene, etc.

El diseño de dietas personalizadas basadas en la información genética se prospecta como la nutrición del futuro, aunque todavía está en fase de estudio.

Su desarrollo será más complejo de lo que pensamos, pues cada vez se añaden más factores ajenos a nuestro organismo capaces de influir en nuestra transcripción genética, como los microARNs contenidos en fruta y verdura cruda o la gran influencia de la fauna y flora intestinal que hospedamos en nuestro interior: la famosa microbiota.