No núcleo de cada célula temos quase 2 metros de DNA, compactado, organizado e estruturado de forma que cada célula sabe exatamente o que ler desta informação, o que, como e quando fazer a cópia da informação e a produção de proteínas.
Mas cada célula produz substâncias diferentes. As células do seu couro cabeludo produz cabelo, enquanto as células do pâncreas produzem insulina, as células do cérebro produzem neurotransmissores, as gônadas possuem hormônios sexuais e o intestino produz enzimas digestivas. Como isto acontece se cada célula possui o mesmo DNA?
É o que chamamos de regulação ou alteração epigenética. As células possuem vários mecanismos de modificação genética, como metilação, acetilação, ubiquitinação, fosforilação, condensação e relaxamento da cromatina. Estes mecanismos afetam a acessibilidade do gene, sem alterar a sequência do DNA.
Mecanismos epigenéticos (Gujral et al., 2020)
Histonas
As histonas são proteínas responsáveis por interagir com o DNA de modo a organizar a dupla fita para que dobre-se corretamente dentro da célula. Também ajudam a modular a expressão dos genes. Partes do DNA que não estão enrolados nas histonas são lidas de forma mais fácil.
Durante muito tempo, acreditava-se que as histonas eram apenas o “suporte” que ajudava a organizar e compactar o DNA. Mas elas fazem muito mais do que isso!
Pense no DNA como uma enorme biblioteca. Para caber dentro do núcleo, ele precisa ser cuidadosamente organizado. O DNA se enrola ao redor das histonas, formando os nucleossomos, que juntos constituem a cromatina.
Só que surge uma pergunta: se o DNA está tão compactado, como a célula consegue acessar os genes de que precisa? É aí que entram as modificações das histonas.
As histonas podem receber diferentes modificações químicas, como acetilação, metilação e fosforilação. Essas marcas podem alterar a estrutura da cromatina e também servir como sinais reconhecidos por proteínas específicas.
Em 1996, estudos liderados por David Allis ajudaram a demonstrar que a acetilação das histonas estava diretamente relacionada à regulação da expressão gênica, com a identificação de uma enzima com atividade de histona acetiltransferase (HAT).
Depois, a identificação das histona desacetilases (HDACs) mostrou que essas modificações também poderiam ser removidas. A visão da cromatina começou então a mudar.
🧬 As histonas não são apenas “carretéis” que enrolam o DNA. Elas participam ativamente da regulação daquilo que a célula consegue acessar e expressar.
Daí surgiu o conceito de histone code, ou código das histonas.
Mas atenção: não existe um código simples em que uma marca significa sempre “ligar” e outra significa sempre “desligar”. O efeito depende da combinação das modificações, da região do genoma, das proteínas envolvidas e do contexto celular.
É justamente essa complexidade que torna a epigenética tão fascinante. A sequência do DNA é fundamental, mas ela não conta toda a história. Precisamos também entender como a célula organiza, marca e interpreta esse DNA. E é aí que a epigenética entra.
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Nucleossomo
A estrutura fundamental da cromatina chamada nucleossomo consiste em dois conjuntos de quatro proteínas histonas H2A, H2B, H3 e H4. As caudas salientes das histonas sofrem modificações pós-translacionais, como metilação, acetilação, ubiquitinação e fosforilação. Os números indicam as posições dos grupos de lisina alvo (Gujral et al., 2020).
A metilação do DNA silencia o gene adicionando diretamente um grupo metil à citosina na sequência do DNA. A acetilação das histonas é uma alteração epigenética primária que torna os genes acessíveis ou inacessíveis aos fatores de transcrição e, portanto, influencia a expressão gênica.
A acetilação das histonas é co-regulada por dois conjuntos de enzimas - histonas acetiltransferases (HATs) e histonas desacetilases (HDACs). A desregulação de HDACs e acetilação de histonas é frequentemente associada a condições como câncer, endometriose, infertilidade e transtornos do neurodesenvolvimento.
Outro mecanismo de regulação RNAs não codificantes - incluindo siRNAs, miRNAs, piRNAs e longos RNAs não codificantes - modificam epigeneticamente os genes induzindo o silenciamento gênico transcricional.
Alteração da regulação epigenética
Uma série de fatores ambientais, estilo de vida, estresse precoce e trauma podem influenciar o estabelecimento e a manutenção de marcas epigenéticas ao longo de gerações (muitas vezes conhecidas como memória epigenética).
Por exemplo, a metilação do DNA, um componente central da rede epigenética, é alterada em resposta a influências nutricionais. A deficiência de vitaminas, como B9 e B12 compromete o processo e aumenta o risco de doenças como diabetes tipo 2 e trombose.
DIETA EPIGENÉTICA
Os nutrientes que regulam nosso genoma vêm dos alimentos. O consumo de uma dieta variada contribui para a regulação de genes que nos protegem contra doenças. Exemplos:
Radicchio (chicória vermelha) para o VKORC1
Cebolinha para o BMCOM1
Fibras para o ADRB2 e MC4R
Colina para SLC4A1
Quercetina da cebola para o NRF2
Licopeno do tomate para o BMO1
Limão siciliano para o SLC23A1
Cucumis sativus (pepino) para enzimas antioxidantes (CAT, SOD, GPX)
Azeite para MCP1 e SIRT1 e expressão de microRNAs
Vegetais verde escuros para o MTHF
