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Nutrigenética y Nutrigenómica
Bases moleculares y morfológicas de la nutrigenetica
Prof. Dr. Gastón Repossi. Mgter. Lic. Victoria González
Desde el punto de vista químico, el ADN
es un polímero de nucleótidos, es decir, un
polinucleótido, formado por muchas
unidades simples conectadas entre si. En
el ADN, cada nucleótido, a su vez, está
formado por un azúcar (la desoxirribosa),
una base nitrogenada (que puede ser
adenina→A, timina→T, citosina→C o
guanina→G) y un grupo fosfato. La
disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena es la que
codifica la información genética.
Las secuencias de ADN que constituyen la unidad fundamental, física y funcional
de la herencia se denominan genes. Cada gen contiene una parte que se
transcribe a ARN y otra que se encarga de definir cuándo y dónde deben
expresarse. Transcripción y traducción
En un gen, la secuencia de nucleótidos a lo largo de una hebra de ADN se
transcribe a un ARN mensajero (ARNm) y esta secuencia a su vez se traduce a
una proteína que un organismo es capaz de sintetizar o "expresar" en uno o varios
momentos de su vida, usando la información de dicha secuencia.
La relación entre la secuencia de nucleótidos y la secuencia de aminoácidos de la
proteína viene determinada por el código genético, que se utiliza durante el
proceso de traducción o síntesis de proteínas. La unidad codificadora del código
genético es un grupo de tres nucleótidos (triplete), representado por las tres letras
iniciales de las bases nitrogenadas. Los tripletes del ADN se transcriben en sus
bases complementarias en el ARN mensajero, y en este caso los tripletes se
denominan codones. En el ribosoma cada codón del ARN mensajero interacciona
con una molécula de ARN de transferencia (ARNt o tRNA) que contenga el triplete
complementario, denominado anticodón. Cada ARNt porta el aminoácido
correspondiente al codón de acuerdo con el código genético, de modo que el
ribosoma va uniendo los aminoácidos para formar una nueva proteína de acuerdo
con las "instrucciones" de la secuencia del ARNm.
REPLICACIÓN DE ADN
La replicación del ADN es el proceso por el cual se obtienen copias o réplicas
idénticas de una molécula de ADN. El mecanismo consiste esencialmente en la
separación de las dos hebras de la doble hélice, las cuales sirven de molde para la
posterior síntesis de cadenas complementarias a cada una de ellas, que llevará
por nombre ARNm. El resultado final son dos moléculas idénticas a la original.
Este tipo de replicación se denomina semi-conservativa.
ESTRUCTURA DEL GEN
La mayoría de los genes son fragmentos de la molécula de ADN que determinan
la síntesis de una proteína, otros realizan funciones reguladoras. En todo gen
distinguimos 3 partes:
*La región promotora es una porción del ADN situada al principio del gen y que,
sin codificar ningún aminoácido, sirve para que las enzimas que realizan la
transcripción reconozcan el principio del gen.
*La región codificadora es la parte del gen que contiene la información para la
síntesis de la proteína. En la región codificadora van a existir fragmentos de ADN
que no contienen información: los intrones, y fragmentos que sí que contienen
información: los exones.
*La región terminadora.
Las proteínas reguladoras son quienes se encargan mediante modificaciones
epigeneticas, que algunos genes se expresen y otros no en las diferentes células
del individuo.
Por modificaciones epigenéticas se entienden todos aquellos cambios que sufre la
cromatina pero que no afectan a la secuencia de nucleótidos. Algunos de los
procesos por los cual se regula la expresión genética son la metilación, acetilación
y fosforilacion entre otros.
NUTRIGENOMICA
La nutrigenómica pretende proporcionar un conocimiento molecular (genético)
sobre los componentes de la dieta que contribuyen a la salud mediante la
alteración de la expresión y/o estructuras según la constitución genética individual.
Un concepto básico es que la progresión desde un fenotipo sano a un fenotipo de
disfunción crónica puede explicarse por cambios en la expresión genética o por
diferencias en las actividades de proteínas y enzimas, y que los componentes de
la dieta directa o indirectamente regulan la expresión de la información genética.
Algunos principios de la genómica nutricional son: 1) hay acciones de los
componentes de la dieta sobre el genoma humano, que directa o indirectamente,
pueden alterar la expresión o estructura de los genes; 2) en algunos individuos y
bajo ciertas circunstancias, la dieta puede ser un factor de riesgo de una
enfermedad; 3) algunos genes regulados por la dieta (y sus variantes comunes)
pueden jugar un papel en el inicio, incidencia, progresión, y/o severidad de las
enfermedades crónicas; 4) el grado en el cual la dieta influye sobre el binomio
salud-enfermedad puede depender de la constitución genética individual, y 5)
cualquier intervención dietética basada en el conocimiento de las necesidades
nutricionales, el estado nutricional, y el genotipo (por ej. «la nutrición
individualizada») será útil para prevenir, mitigar, o curar las enfermedades
crónicas.
Los componentes de la dieta pueden alterar la expresión genómica directa o
indirectamente. A nivel celular, los nutrientes pueden: 1) actuar como ligandos
para la activación de factores de transcripción que favorezcan la síntesis de
receptores; 2) ser metabolizados por rutas metabólicas primarias o secundarias,
alterando de ese modo las concentraciones de substratos o intermediarios; o 3)
influir positiva o negativamente sobre las rutas de señalización.
Algunas moléculas de la dieta pueden ser ligandos para receptores nucleares.
Muchos, pero no todos los genes involucrados en el metabolismo de los ácidos
grasos, están regulados por uno de los tres miembros de la familia de receptores
activados por el proliferador de peroxisomas (PPARa, PPARß, PPARγ). Un
hallazgo sorprendente fue que los ácidos grasos saturados y los eicosanoides,
eran ligandos para los PPARs. Es decir, estos receptores nucleares actúan como
sensores para los ácidos grasos. Los sensores de lípidos a menudo
heterodimerizan con un receptor X retinoide (RXR), cuyo ligando se deriva de otro
agente químico de la dieta, el retinol (vitamina A). Algunos factores de
transcripción son indirectamente regulados por los componentes de la dieta. Así,
las proteínas de unión al elemento regulador del esterol (SREBPs) son activadas
por proteasas de segmentación, un suceso regulado por los niveles bajos de
oxiesteroles, la relación insulina/glucosa y los niveles de ácidos grasos
poliinsaturados. El genoma humano es sensible al entorno nutricional, de forma
que, algunos genes pueden modificarse en respuesta a los componentes de la
dieta ya sean de origen vegetal o animal.