Epigenetica, di cosa si tratta?
L’epigeneticaLetteralmente “al di sopra della genetica”. Con questo termine s’intendono tutti i processi biochimici che, senza modificare la sequenza del DNA, incidono sulla espressione dei geni, sia “accendendoli” che “spegnendoli”. è la scienza che studia i meccanismi di regolazione del genoma che non alterano la sequenza del Dna. Il termine, coniato nel 1942 dall’embriologo e genetista dell’Università di Edimburgo Conrad Hal Waddington, indica proprio qualcosa che sta sopra (“epi”, in greco) il genoma, ossia tutte quelle modificazioni chimiche a carico dei nucleotidi (i “mattoncini” che formano il Dna) o delle proteine legate al Dna (dette istoni) che cambiano il grado di attivazione e disattivazione dei geni. In altre parole, mentre i cambiamenti genetici possono modificare le “parole” scritte nel codice genetico (cioè i geni), le modificazioni epigenetiche cambiano il modo in cui quelle parole vengono lette. Inoltre, a differenza dei cambiamenti genetici, quelli epigenetici sono reversibili. Le modifiche epigenetiche, poi, possono essere trasmesse dalla cellula madre alla cellula figlia durante la divisione cellulare o da una generazione all’altra. L’insieme di tutte le modifiche epigenetiche è chiamato epigenoma e può essere influenzato da tanti fattori, dall’età alla dieta, fino all’esposizione ad agenti inquinanti.
I meccanismi epigenetici
I cambiamenti epigenetici influenzano l’espressione genica agendo a diversi livelli:
– cambiamenti sul Dna: nel processo chiamato metilazione, l’enzima metiltransferasi aggiunge gruppi chimici metilici (CH3) a sequenze specifiche nel Dna. Questo impedisce alle proteine che riconoscono quelle sequenze di attaccarsi al Dna, di leggerlo e di tradurlo in proteine. In generale, dunque, la metilazione inibisce l’espressione dei geni, mentre la demetilazione la attiva.
– cambiamenti delle proteine: le modifiche chimiche (ad esempio la metilazione, l’acetilazione, la fosforilazione e l’ubiquitinazione) degli istoni, cioè le proteine sulle quali si avvolge il filamento di Dna, rendono più o meno accessibile la lettura della sequenza genica e di conseguenza la sua espressione.
– Rna non codificante: gli Rna non codificanti sono molecole che non servono a produrre proteine ma sono usati come regolatori dell’espressione genica a livello post-trascrizionale, cioè possono appaiarsi a Rna codificanti per silenziarli e non permettere la sintesi delle proteine.
Epigenetica e invecchiamento
Molti meccanismi influenzano il processo di invecchiamento e quindi la longevità: l’accorciamento dei telomeriParti finali dei cromosomi. Hanno la funzione di rendere più stabile il DNA e la loro lunghezza è inversamente correlata con l’invecchiamento., la disfunzione mitocondriale, lo stress ossidativo, l’accumulo di danni al Dna e anche i cambiamenti epigenetici. Questi ultimi sono coinvolti nel fenomeno della senescenza cellulare e possono essere utilizzati come biomarcatori per definire l’età biologicaDiversa dall'età cronologica. È una misura dell’invecchiamento dell'organismo, basata sull’efficacia dei meccanismi che mantengono giovani le cellule e su marcatori della funzionalità di organi e apparati. di singoli tessuti o organi e, con maggior grado di approssimazione, dell’intero organismo. La metilazione, in particolare, è alla base degli orologi biologici epigenetici – strumenti che forniscono una misura quantitativa correlata con l’età e che sono in grado di predire la mortalità, il rischio di ammalarsi e in generale il declino dello stato di salute. Data la natura reversibile dei meccanismi epigenetici, agire su di essi con interventi mirati (per esempio integratori, farmaci, cambiamenti nello stile di vita, ecc) potrebbe essere una nuova frontiera per prevenire e trattare disturbi legati all’età, come quelli metabolici, cardiovascolari, neurodegenerativi, infiammatori e il cancro.
Epigenetica, stile di vita e dieta
Ricapitolando, l’epigenoma modula il processo di invecchiamento condizionando l’insorgenza di disturbi e malattie ad esso connessi, ma si modifica in risposta a fattori ambientali (esposoma). I fattori ambientali con effetti epigenetici includono stile di vita, fumo, alimentazione e inquinamento. Un miglioramento dei comportamenti e della qualità della vita può, quindi, portare dei benefici. Ad esempio, dopo aver smesso di fumare gli ex fumatori possono raggiungere livelli di metilazione simili a quelli dei non fumatori. L’alimentazione è uno dei fattori epigenetici ambientali più studiati e meglio compresi. Alcuni alimenti, per esempio, sembrano modificare lo stato di metilazione del Dna, modulando così l’espressione delle sirtuine, proteine implicate nei processi cellulari di risposta agli stress, dell’apoptosi, dell’infiammazione. Studi osservazionali, inoltre, hanno mostrato che fin da prima della nascita condizioni nutrizionali non ottimali della madre (come la carenza di acido folico nella dieta) influenzano la salute del nascituro, con l’aumento del rischio di malattie (diabete mellito di tipo II, malattie cardiovascolari, disordini metabolici e riduzione delle funzioni cognitive).
Ereditarietà epigenetica
Come accennato, l’impronta molecolare impressa sul Dna è ereditabile dalle generazioni successive di cellule. Se queste cellule sono ovuli e spermatozoi le modificazioni epigenetiche saranno ereditate anche dalla generazione successiva di individui. Non solo l’epigenetica materna, dunque, ma anche quella paterna contribuisce a influenzare lo stato di salute dei figli. Tant’è che in alcuni studi è stato notato che un certo grado di restrizione calorica sulla linea paterna si può riflettere in un allungamento della vita media dei discendenti.
