No todo está
determinado por el ADN, el medio que vivimos condiciona la persona en la que
nos convertimos, el eslabón entre la natura y la nurtura (influencia del ambiente) es la denominada epigenética. El ADN
es una molécula larga empaquetada dentro del núcleo celular. Ese empaquetamiento
se produce enrollando parte del ADN alrededor de unas proteínas llamadas histonas.
El ADN que se encuentra enrollado
fuertemente no va a poder leerse (está silenciado), mientras que el que se
encuentra sin enrollar, será leído fácilmente (se expresa). ¿Qué determina que
se enrolle más o menos estrechamente con las histonas? Las modificaciones
químicas son capaces de cambiar el grado de compactación y por lo tanto la
expresión genética. Pese a no ser únicos existen dos ejemplos claros, la
metilación del ADN y la acetilación de las histonas. Bajo determinadas
circunstancias el ADN incorpora grupos metilo grupo (-CH3) en las
citosinas (letra C de las cuatro que conforman el código genético); esto hace
que el ADN se empaquete fuertemente y por lo tanto podemos decir que el ADN
metilado está silenciado. En cambio cuando las histonas se acetilan (grupo -CO-CH3)
pierden interacción con el ADN y este queda mucho más accesible para ser leído
y por lo tanto se expresa. 
Las citadas marcas o modificaciones químicas están
influenciadas por el ambiente, el desafío de la epigenética es comprender los factores
capaces de modular el proceso y los mecanismos intervinientes.
Un hecho comprobado es que nuestro genoma va modificando su epigenética a lo
largo de la vida jugando un papel
importante en el desarrollo de muchas enfermedades incluyendo el cáncer. Analizar
los cambios de manera rápida y confiable puede contribuir significativamente al
desarrollo posterior de la terapia personalizada por lo que resulta importante
contar con los métodos adecuados para su seguimiento. En forma reciente, un
equipo de investigación del Instituto de Fisiología de la Universidad de
Freiburg ha logrado caracterizar los cambios químicos de las modificaciones
epigenéticas de la proteína histona H4, mediante
su análisis utilizando nanoporos. Han publicado los resultados de su
investigación en el artículo Resolving
Isomeric Posttranslational Modifications Using a Biological Nanopore as a
Sensor of Molecular Shape ( Journal of the American Chemical Society).
Si bien
la secuenciación de ADN utilizando nanoporos ya está establecida y comercializada,
el desarrollo del análisis de proteínas basado en nanoporos apenas comienza. La
dificultad con la secuenciación de proteínas es que estas son moléculas con
patrones de carga muy no uniformes. Mientras que el ADN, con carga
negativa, migra direccionalmente en el campo eléctrico y, por lo tanto, puede
ser arrastrado a través del nanoporo base por base; las proteínas consisten en
bloques de construcción con diferentes cargas netas debido a la distinta
cantidad aminoácidos con grupos
laterales ionizables que contribuyen a la carga total. Como resultado, no es
posible un movimiento dirigido en el campo eléctrico para el "barrido"
de aminoácido por aminoácido. Por lo tanto, los científicos de Friburgo se
basaron en un enfoque diferente en sus experimentos, usaron un nanoporo hecho
a medida con una especie de trampa molecular para distinguir claramente
fragmentos H4 con o sin acetilación, así como fragmentos con una, dos o tres
acetilaciones. De este modo la Nanotecnología no solo permite establecer el genoma (natura) por movilidad haciendo
pasar la cadena de ADN a través de un nanoporo, hecho en grafeno, por acción del campo
eléctrico, también permite estudiar modificaciones epigenéticas (nurtura) mediante
trampas moleculares de nanoporosas.
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| Crédito: Sarthak Kumar. Univ. de Illinois |
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