Cómo la dieta maneja los mandos de la expresión génica

 

La revista española de salud y nutrición, Women´s Health, explica en un artículo publicado en 2019 en qué consiste la dieta epigenética. Expone que esta dieta “es aquella que compensa la predisposición que tienen nuestros genes a engordar, al envejecimiento prematuro y/o a padecer cualquier patología asociada a los mismos.” Es decir, ingiriendo ciertos alimentos (como el arroz integral, el brócoli o los frutos secos) es posible cambiar la metilación de genes implicados en la obesidad, en el apetito o incluso en la cognición, y contribuir con ello a la mejora de nuestra salud.

 

 

Se sabe perfectamente que la dieta es uno de los principales factores que intervienen en las modificaciones epigenéticas del ADN,pero ¿Cómo se altera exactamente la metilación del ADN? Y, ¿Supone realmente esta “dieta epigenética” una toma de control de la expresión de nuestros genes?

Como ya sabemos, la metilación del ADN es uno de los mecanismos implicados en el destino celular. La regulación de las vías de metilación depende tanto de factores genéticos como de factores modificables. Dentro de estos últimos, el protagonista es la dieta, capaz de alterar sustratos y cofactores que forman parte del proceso de metilación del ADN. Los patrones de metilación están muy regulados y cualquier alteración de los mismos, que conlleve tanto la hipometilación como la hipermetilación, se ha asociado con una expresión génica inadecuada, y con la predisposición de muchos trastornos y cánceres. 

Varios estudios han demostrado que las dietas deficientes en donantes de metilo pueden originar hipometilación del ADN, o que la ingestión de grasas afecta significativamente al patrón de metilación. Un ejemplo de esto muy estudiado es el ratón Agouti amarillo. El gen Agouti está implicado en la regulación de la pigmentación del pelaje de estos roedores, pudiendo ser negro (eumelanina) o amarillo (feomelanina). Se ha demostrado que la suplementación de estos ratones con donantes de metilo es capaz de cambiar el color de su pelaje. Pero ¿Cuáles son los mecanismos moleculares que llevan a que esto ocurra?

Dolinoy, D. C. (2008). The agouti mouse model: an epigenetic biosensor for nutritional and environmental alterations on the fetal epigenome: Nutrition Reviews©, Vol. 66, No. s1. Nutrition Reviews, 66(Suppl 1), S7–S11. https://doi.org/10.1111/j.1753-4887.2008.00056.x

 

REGENERACIÓN DE LA METIONINA

La S-adenosilmetionina (SAM) se considera el principal donante de grupos metilo del organismo. La incorporación de grupos desde la SAM hasta moléculas como el ADN es llevada a cabo por la enzima metiltransferasa. Cuando SAM dona un grupo metilo se transforma en SAH (S-adenosilhomocisteína), que posteriormente se metaboliza a homocisteína.

SAM se sintetiza a partir de la metionina. Se trata de un aminoácido esencial, ya que nuestro organismo es incapaz de sintetizarla. Por tanto, la única forma de disponer de este aminoácido es mediante la dieta. Lo que sí es posible es regenerarlo a partir de la homocisteína (ciclo de la metionina), que como ya hemos visto se obtiene a partir de SAH. Además la metionina también puede regenerarse a partir 5-metiltetrahidrofolato (ciclo del folato). Por tanto todas las moléculas implicadas en ambos ciclos afectarán a la disponibilidad de SAM y en consecuencia a la metilación del ADN. Las moléculas que intervienen en el reciclado de metionina son:

• Betaína: dona un grupo metilo a la homocisteína, obteniéndose metionina, por la enzima betaína-homocisteína metiltransferasa (BHMT). La betaína aporta hasta el 60% de los grupos metilo.
• Colina: es una molécula precursora de la betaína. Las dietas deficientes en colina derivan en una reducción de las concentraciones hepáticas de SAM, y un aumento de los niveles de SAH.
• Vitamina B12: cataliza la reacción de homocisteína a metionina, a través de la enzima metionina sintasa.
• Folato: es un precursor del ciclo del folato que participa en la regeneración de metionina. Una deficiencia de folato derivaría en la incapacidad de llevar a cabo este ciclo e implicaría una mayor demanda del ciclo de la metionina (mayor demanda de betaína y colina). Es decir, una deficiencia de folato puede disminuir los niveles de betaína y colina en el hígado. Dado que ambos ciclos están relacionados, un déficit de colina también tiene como consecuencia un incremento de la demanda de folato. En estudios con ratas, se ha observado un bajo índice de metilación en aquellas que presentaban dietas deficientes en folato.
• Vitaminas B2 y B6: catalizan reacciones que forman parte del ciclo del folato, y por tanto contribuyen a la formación de metionina.

 

Varela Moreiras, G., Redruello Requejo, M., Carretero Krüg, A., Samaniego Vaesken, M. de L., & Partearroyo Cediel, T. (2021). Quantification, dietary intake adequacy, and food sources of nutrients involved in the methionine-methylation cycle (choline, betaine, folate, vitamin B6 and vitamin B12) in pregnant women in Spain. Nutricion hospitalaria: organo oficial de la Sociedad Espanola de Nutricion Parenteral y Enteral, 38(5), 1026–1033. https://doi.org/10.20960/nh.03684  

 

  

 

Por tanto, cabe esperar que cualquier deficiencia en alguno de estos precursores de SAM pueda alterar la síntesis de esta molécula, y en consecuencia influir en la metilación del ADN.
Algunos alimentos ricos en los compuestos descritos anteriormente son la remolacha, el pescado, las legumbres, los cereales, las espinacas, el brócoli, la carne, el huevo, el pollo, los productos lácteos y las frutas. 

OTROS COMPONENTES DE LA DIETA QUE AFECTAN A LA DNMT 

La actividad de la DNA metiltransferasa (DNMT), que catalizan la transferencia de grupos metilo al ADN, puede verse alterada por componentes de la dieta. 

Por ejemplo, en un estudio se vio que los polifenoles del té (catequina, epicatequina y EGCG) inhibían la metilación del ADN por la DNMT. Otros compuestos que inhiben la metilación del ADN son algunos polifenoles del café, como el ácido cafeico y el ácido clorogénico. Esta inhibición se lleva a cabo a través de un mecanismo no competitivo. Otros estudios que investigaron el papel de la curcumina (procedente de la cúrcuma) en la metilación del ADN, sugirieron que dicha molécula bloquea covalentemente el centro catalítico de la DNMT, inhibiendo así la metilación. 

En definitiva, la metilación del ADN depende, entre otros factores, de los donantes de metilo (SAM), de los precursores de SAM (metionina, folato, colina) y de los cofactores que regulan la producción de SAM (vitaminas B2, B6 y B12). Así, una hipometilación se asocia con niveles bajos de SAM, niveles altos de SAH y una relación SAM/SAH disminuida. Por tanto, dietas ricas en estos nutrientes favorecerán la metilación del ADN. Así, la “dieta epigenética” que implica un aporte adecuado de alimentos ricos en donantes de metilo, puede influir en la epigenética de nuestro ADN y evitar a largo plazo patologías asociadas a la dieta, como las enfermedades cardiovasculares.

Si quieres descubrir cómo se relacionan estas alteraciones de la metilación del ADN causadas por la dieta en el desarrollo de enfermedades, no te pierdas la próxima entrada del blog.



BIBLIOGRAFÍA  

Colina. (2020, marzo 16). Linus Pauling Institute. https://lpi.oregonstate.edu/es/mic/otros-nutrientes/colina

Dolinoy, D. C. (2008). The agouti mouse model: an epigenetic biosensor for nutritional and environmental alterations on the fetal epigenome: Nutrition Reviews©, Vol. 66, No. s1. Nutrition Reviews, 66(Suppl 1), S7–S11. https://doi.org/10.1111/j.1753-4887.2008.00056.x

González, C. (2019, noviembre 26). Dieta epigenética o cómo perder peso teniendo en cuenta tus genes. Women’s Health. https://www.womenshealthmag.com/es/adelgazar-perder-peso/a29982681/dieta-epigenetica-perder-peso/

Kadayifci, F. Z., Zheng, S., & Pan, Y.-X. (2018). Molecular mechanisms underlying the link between diet and DNA methylation. International Journal of Molecular Sciences, 19(12), 4055. https://doi.org/10.3390/ijms19124055

López-Sobaler, A. M., Lorenzo Mora, A. M., Salas González, M. ^a. D., Peral Suárez, Á., Aparicio, A., & Ortega, R. M. ^a. (2020). Importance of choline in cognitive function. Nutricion hospitalaria: organo oficial de la Sociedad Espanola de Nutricion Parenteral y Enteral, 37(SPE2), 18–23. https://doi.org/10.20960/nh.03351

Travieso González, Y., Mustelier Zamora, P., Martínez Benítez, Z., & Posada García, A. (2006). Aspectos relevantes de la S-adenosilhomocisteína hidrolasa relacionados con el metabolismo de la S-adenosilhomocisteína. Revista cubana de investigaciones biomédicas, 25(2), 0–0. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0864-03002006000200009