Fundamentos de Epigenética, Edición Génica CRISPR-Cas y Genética de Enfermedades Hereditarias

Epigenética: Mecanismos y Regulación Génica

La epigenética es el estudio de los procesos por los cuales el genotipo da lugar al fenotipo. La cromatina y el nucleosoma son los actores clave en los procesos epigenéticos.

Procesos y Componentes Clave en Epigenética

La replicación de un sitio metilado produce ADN hemimetilado, en el que solo la cadena parental está metilada.

Heterocromatina

La heterocromatina es creada por proteínas que se asocian con histonas.

• HP1 es la proteína clave en la formación de heterocromatina de mamíferos; contiene un cromodominio y un cromodominio sombra (que participan en el silenciamiento génico).
• En levaduras, los genes rap y sir mantienen el estado inactivo en la heterocromatina.
• Las proteínas PolyComb propagan una estructura inactiva para formar una memoria epigenética.

Modificaciones de Histonas y Aminoácidos

Las modificaciones de los aminoácidos incluyen:

• Acetilaciones
• Metilaciones
• Fosforilaciones
• Ubiquitinaciones

Para cada aminoácido, existe un blanco enzimático que son los "escritores" (enzimas).

Existen dos tipos de modificación de histonas:

• Efectos a corto plazo: transcripción, replicación, reparación.
• Efectos a largo plazo: cambios heredables, memoria celular.

Metilación del ADN

La metilación en bacterias es usada para defensas contra fagos y para distinguir la replicación. En eucariontes, está conectada con el control de la transcripción.

Actores de la Regulación Epigenética

En la actividad transcripcional están presentes:

• Writers (Escritores): producen modificaciones de histonas y metilación de CpG.
• Readers (Lectores): interpretan las marcas epigenéticas, lo que tendrá resultados en la regulación de la expresión genética.
• Erasers (Borradores): revierten las marcas, con capacidad de eliminarlas.

Bacteriófagos y Remodelación Genética

Los bacteriófagos tienen funciones en la remodelación genética y como potenciales agentes antibacterianos terapéuticos (herramientas para tratar enfermedades infecciosas).

Edición Genética con CRISPR-Cas

¿Cómo se edita un gen utilizando CRISPR-Cas9?

El proceso de edición genética con CRISPR-Cas9 implica varios pasos:

1. Se crea una secuencia genética llamada ARN guía que coincide con la pieza de ADN que se desea modificar.
2. Esta secuencia se introduce en una célula junto con la proteína Cas9, la cual actuará como unas tijeras moleculares que cortarán el ADN.
3. El ARN guía se acopla a la secuencia de ADN objetivo y Cas9 la corta.
4. Posteriormente, el ADN antiguo puede ser reemplazado con otra pieza de ADN, y las enzimas celulares reparan los cortes.

Diagnóstico y Clasificación de Enfermedades

Tipos de Diagnósticos de una Enfermedad

• Diagnósticos clínicos
• Diagnósticos moleculares
• Observaciones clínicas
• Criterios genotípicos

Diagnósticos Genotípicos

Los diagnósticos genotípicos se aplican a:

• Enfermedades genéticas
• Enfermedades exógenas
• Enfermedades mixtas

Clasificación de Enfermedades Según el Tipo de Mutación Genética

• Mutación puntual: Afecta a uno o pocos nucleótidos (puede causar enfermedades monogénicas).
• Mutación mediana: Deleción o inserción de más de dos nucleótidos.
• Mutación a gran escala: Alteraciones cromosómicas estructurales como translocaciones, deleciones o inserciones extensas.

Clasificación General de Enfermedades

• Enfermedades monogénicas o mendelianas: Causadas por mutaciones en un solo gen.
• Enfermedades exógenas, adquiridas o ambientales: Originadas por factores externos.
• Enfermedades multifactoriales de origen complejo: Resultan de la interacción de múltiples factores genéticos y ambientales.

Patrones de Herencia Genética

Enfermedad Autosómica Dominante

En una enfermedad autosómica dominante, se necesita solo un alelo mutado del gen para que la persona manifieste la enfermedad. Se caracterizan porque:

• El rasgo aparece en cada generación.
• Generalmente, parejas no afectadas no transmiten el trastorno.
• Transmiten el rasgo aproximadamente a la mitad de sus hijos.

Ejemplos:

• Distrofia miotónica
• Enfermedad de Huntington
• Riñón poliquístico

Enfermedad Autosómica Recesiva

En una enfermedad autosómica recesiva, se requiere que los dos alelos del gen estén mutados para manifestar la enfermedad. Las personas con un solo alelo mutado son portadoras pero no padecen la enfermedad.

• La enfermedad no suele observarse en los progenitores o en los antepasados directos (puede saltar generaciones).

Ejemplos:

• Fibrosis quística
• Atrofia muscular espinal
• Anemia falciforme
• Talasemia

Enfermedades Ligadas al Cromosoma X

Estas enfermedades están causadas por mutaciones en genes localizados en el cromosoma X.

Ejemplos mencionados en el texto original:

• Síndrome de Marfan (Nota: Generalmente se considera una enfermedad autosómica dominante)
• Síndrome del X frágil
• Distrofia miotónica (Nota: Generalmente se considera una enfermedad autosómica dominante)
• Hemofilia A