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.
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
