A metaboloepigenética define a inter-relação dinâmica na qual o metabolismo celular influencia as modificações epigenéticas e, de forma recíproca, os mecanismos epigenéticos regulam as vias metabólicas [1] [2] [3]. Essa comunicação bidirecional permite que as células ajustem a expressão gênica de acordo com sua disponibilidade energética e nutricional.
Metabólitos-chave como S-adenosilmetionina, acetil-CoA, nicotinamida adenina dinucleotídeo, α-cetoglutarato e ATP atuam como cofatores ou substratos essenciais para enzimas modificadoras da cromatina. Dessa forma, o estado metabólico celular é traduzido diretamente em alterações epigenéticas que modulam a transcrição gênica [1] [4] [5].
Essa integração é fundamental para múltiplos processos biológicos, incluindo o desenvolvimento embrionário, a manutenção da homeostase de células-tronco, a regulação das respostas imunes, a velocidade de envelhecimento e a progressão de doenças como câncer, doenças autoimunes e doenças cardiovasculares [2] [6] [7] [3] [1].
Interação entre metabolismo e epigenética
A metaboloepigenética descreve como metabólitos derivados de diferentes vias metabólicas, fortemente influenciados por fatores ambientais como a dieta, funcionam como cofatores para enzimas responsáveis pela metilação e desmetilação do DNA, bem como pela acetilação e desacetilação de histonas [1]. Essa relação faz com que alterações metabólicas impactem diretamente a expressão gênica e as decisões sobre proliferação, diferenciação e destino celular [6] [4].
De maneira complementar, os mecanismos epigenéticos regulam a expressão de genes envolvidos no metabolismo energético, na biossíntese e na função mitocondrial, alterando o metaboloma celular e permitindo a adaptação às mudanças ambientais [2] [8]. Essa regulação recíproca é essencial para a plasticidade celular e é observada tanto em células-tronco quanto em células cancerígenas [9] [8].
Papel na saúde e na doença
O eixo metaboloepigenético exerce papel central em diversos contextos fisiológicos e patológicos. No câncer, a reprogramação metabólica sustenta o crescimento tumoral e promove alterações epigenéticas, enquanto os mecanismos epigenéticos modulam genes metabólicos, favorecendo tumorigênese, metástase e resistência terapêutica [3] [8] [10] [11] [12].
Além do câncer, essa interação é determinante para a diferenciação e função das células imunes. Em infecções virais, câncer e envelhecimento, a coordenação entre metabolismo e remodelação epigenética direciona o destino funcional das células T [7]. Alterações nesse eixo também contribuem para doenças autoimunes, ao comprometer a tolerância imunológica por meio de expressão gênica aberrante associada ao metabolismo energético [1], e para doenças cardiovasculares, como a aterosclerose, conectando disfunções metabólicas à reprogramação epigenética do endotélio vascular [3] [13].
Compreender metaboloepigenética é essencial para quem trabalha com nutrição, saúde, biologia e medicina de precisão. É a base molecular que conecta nutrientes, metabolismo, expressão gênica e doença.
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Referências
1) Z Wang et al. Crosstalk between metabolism and epigenetic modifications in autoimmune diseases: a comprehensive overview. Cellular and molecular life sciences : CMLS (2018). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29974127/
2) R Verdikt et al. Metabolo-epigenetics: the interplay of metabolism and epigenetics during early germ cells development. Biology of reproduction (2021). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34132770/
3) ST Keating et al. Metaboloepigenetics in cancer, immunity, and cardiovascular disease. Cardiovascular research (2022). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35389425/
4) Y Liu et al. Metabolic-epigenetic nexus in regulation of stem cell fate. World journal of stem cells (2022). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36157525/
5) E Montellier et al. Targeting the interplay between metabolism and epigenetics in cancer. Current opinion in oncology (2018). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30562315/
6) D Avitabile et al. Metaboloepigenetics: the Emerging Network in Stem Cell Homeostasis Regulation. Current stem cell research & therapy (2016). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26996232/
7) SH Møller et al. Metabolic programs tailor T cell immunity in viral infection, cancer, and aging. Cell metabolism (2022). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35235773/
8) F Crispo et al. Metabolic Dysregulations and Epigenetics: A Bidirectional Interplay that Drives Tumor Progression. Cells (2019). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31366176/
9) MP Milazzotto et al. Metabolism-epigenetic interactions on in vitro produced embryos. Reproduction, fertility, and development (2023). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36592974/
10) AJF Torres et al. Pancreatic cancer epigenetics: adaptive metabolism reprograms starving primary tumors for widespread metastatic outgrowth. Cancer metastasis reviews (2023). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37316634/
11) S Giuliani et al. Metabolic Reprogramming in Melanoma: An Epigenetic Point of View. Pharmaceuticals (Basel, Switzerland) (2025). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40573249/
12) X Zhang et al. Metabolism and epigenetics in cancer: toward personalized treatment. Frontiers in endocrinology (2025). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40786181/
13) F Santos et al. Metaboloepigenetics: Role in the Regulation of Flow-Mediated Endothelial (Dys)Function and Atherosclerosis. Cells (2025). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40072106/
