Epigenética: o que é, e como se relaciona com a nutrição

A epigenética é uma área da genética encarregada de estudar as mudanças no DNA que levam à regulação na expressão dos genes. Mas, isso não depende de alterações na sequência de nucleotídeos que compõem as informações genéticas.

Este tipo de modificação na estrutura do DNA acontece em resposta ao ambiente externo, àquilo que experimentamos durante nossa vida, podendo até influenciar futuras gerações.

E obviamente o que ingerimos no dia a dia tem um peso importante nesse tipo de regulação gênica.

Se você se interessou, fique aqui com a gente. É exatamente isso que vamos explicar neste nosso artigo de hoje.  

Epigenética: conceito e resumo geral

Genética é uma definição já “meio batida”, que nada mais é que o estudo dos genes, suas funções, seu papel na fisiologia, e como eles são passados às futuras gerações.

O diferente aqui é o prefixo grego “epi”, que significa “sobre”, “acima”. Ou seja, as mudanças no DNA que levam à regulação da expressão gênica estão fora das sequências que formam os genes.

Mas e aí, como acontece isso? Se não muda a sequência, então o que muda?

A resposta está nas modificações químicas que o DNA pode sofrer. A adição de certos componentes químicos nos nucleotídeos que formam a informação genética podem levar o gene a se expressar ou silenciar, dependendo do estímulo que vem do meio externo.

Mas não é só isso, alterações químicas nas proteínas que se ligam ao DNA (as histonas) também têm esse mesmo papel na modulação dos genes.

Além disso, a ação de certos elementos regulatórios, os microRNAs, também são consideradas regulações epigenéticas.

A importância da regulação epigenética

Durante muito tempo se acreditou que apenas a sequência dos nucleotídeos, que carregam as bases Adenina (A), Timina (T), Guanina (G) e Citosina (C), tinham impacto em como os genes se expressam. 

No entanto, vários estudos demonstraram que existem complexos enzimáticos, que proporcionam a adição e a remoção de elementos químicos no DNA.

E isso leva a mudanças não só na composição dos genes, mas também na sua função.

Ao contrário da sequência dos genes, que em geral é permanente durante toda a vida, os sinais químicos epigenéticos podem ser permanentes mas também são munidos de grande plasticidade.

Isto é, certas modificações químicas permanecem pela vida toda, enquanto outras podem ser feitas, desfeitas e depois refeitas.

Exemplo

Um exemplo de regulação permanente, é que todas as nossas células têm exatamente a mesma sequência de DNA, os mesmos genes.

Afinal, todas as células do nosso corpo partiram da multiplicação de uma única célula, o zigoto.

Assim, todas as células da mesma pessoa carregam o mesmo código, as mesmas informações genéticas, certo?

Porque as células do cérebro têm forma e fisiologia diferentes das células do coração, por exemplo, se elas têm exatamente os mesmos genes?

É que na verdade, os genes que formam as células cerebrais e dão função específica a elas são silenciados nas células do coração.

Enquanto isso, os genes cardíacos são inativos nas células do cérebro.

E assim acontece com todos os tecidos e órgãos do nosso corpo.

E essa condição de quais genes estão ligados ou desligados de acordo com o tipo de órgão têm sua configuração regulada desde o nascimento por mecanismos epigenéticos, que devem ser permanentes para que cada célula tenha sua identidade garantida do início ao fim da vida.

Ao mesmo tempo, existem as marcas epigenéticas que podem ser ajustadas de acordo com o que experimentamos no meio em que vivemos.

O consumo de diferentes tipos de alimentos (saudáveis ou não),  a exposição a produtos químicos, o uso de medicamentos, dentre outros, são capazes de gerar sinais que modificam quimicamente a estrutura dos genes, alterando sua expressão.  

A química que altera a expressão dos genes 

Metilação do DNA

Uma das modificações é a metilação do DNA, processo em que ocorre a adição de um radical metil (-CH3) na base Citosina, a partir da enzima DNA-metil-transferase (DNMT), gerando a 5-Metilcitosina.

Quando isso acontece, elementos celulares responsáveis pela transcrição não conseguem ter acesso ao gene, impedindo, portanto, sua expressão.

Como prova da plasticidade do fenômeno epigenético, ao mesmo tempo que há enzimas encarregadas da metilação, existem outras classes de enzimas, as desmetilases.

Elas têm como função a remoção da metilação do DNA, provocando o acesso da maquinaria celular à transcrição, o que acarreta na expressão do gene. 

Estímulos externos, como a alimentação, podem trazer mudanças no padrão de metilação de certos genes, o que contribui para alterações metabólicas que predispõem a doenças.

Por exemplo, a hipermetilação de genes supressores tumorais pode predispor a câncer, sendo que uma alimentação deficiente em metionina, colina, ácido fólico e vitamina B12 podem levar a esta condição.  

Modificação de Histonas

As histonas são proteínas presentes no núcleo celular e são extremamente importantes por dois motivos: (1) ligam-se ao DNA, fazendo com que ele dê voltas ao redor delas, e assim fique bem compactado a ponto de caber no pequeno espaço nuclear; (2) permitem que os genes tenham sua expressão regulada.

Dependendo de como está a composição química dessas proteínas, elas podem se ligar de forma mais firme ao DNA, compactando ainda mais sua estrutura, de tal forma que ele fica inacessível para os elementos celulares que fazem a transcrição.

Por outro lado, em certas condições, a estrutura química das histonas muda pela ação de enzimas, como a Histona Acetil-Transferase (HATs), que adiciona grupos químicos acetil (-CH3CO) no aminoácido Lisina de histonas.

Isso faz com que o DNA fique mais relaxado (ou descompactado), permitindo que o acesso à estrutura dos genes fique livre, e assim a transcrição ocorre normalmente.  

Neste caso, a contra-regulação deste processo fica a cargo das Histonas Desacetilases (HDACs), que retiram o grupo acetil das histonas, impedindo que a expressão gênica aconteça.

Neste caso, a inibição de HDACs também podem auxiliar na prevenção e tratamento de câncer, sendo que sua fonte está em alimentos ricos em: 

• Sulforafano (hortaliças crucíferas, como couve-flor, brócolis, couve, espinafre e rúcula​​); 
• Quercitina (maçã com casca, cebola, pimentão amarelo, alcaparra, limão); 
• Vitamina E (azeite, amendoim, castanhas, semente de girassol); 
• Biotina (carnes, ovos, batata doce, iogurte, aveia, banana).

Além disso, existe também a metilação das histonas: dependendo de qual aminoácido recebe o grupo metil a partir da ação das Histona Metil-Transferases (HMTs), a estrutura do DNA pode se compactar ou descompactar, alterando o padrão de expressão dos genes.

E também há a fosforilação, que é capaz de modificar o estado de ativação gênica.

MicroRNas

Aqui temos a regulação epigenética feita pelos microRNAs, acredita que mais de 50% do controle da expressão dos genes está sob sua ação.

Como o próprio nome diz, os microRNAs (miRNAs) são RNAs de tamanho pequeno, tendo por volta de 20 nucleotídeos.

Eles se ligam aos RNAs mensageiros formando um complexo que é reconhecido e destruído por enzimas citoplasmáticas, impedindo, assim, que o RNA seja traduzido.

Alternativamente, os miRNAs também podem formar estruturas com o RNA mensageiro impossibilitando sua ligação aos ribossomos, o que bloqueia a sua tradução. 

De toda a maneira, em qualquer um desses casos, a proteína correspondente ao gene não chega a ser produzida. 

Este é um tipo de regulação chamada de pós-transcricional, ou seja, a transcrição do RNA mensageiro acontece, mas ele não é capaz de continuar sua missão de ser lido pelos ribossomos.

Centenas de miRNAs já foram descobertos e identificados, sendo vários deles relacionados com a resposta à alimentação.

Um exemplo é o miR-21, que está ligado à regulação positiva para a diferenciação de adipócitos. Estudos mostram que o consumo de óleos de peixe e de oliva reduzem a expressão deste miRNA, melhorando o metabolismo de gorduras.   

Epigenética e o estilo de vida

A regulação por meio da epigenética ocorre o tempo todo em nossas células, o que permite que nos adaptemos a diferentes situações do meio externo. Muitos fatores podem alterar essa regulação, e é o nosso estilo de vida que direciona isso. 

Com um estilo saudável tem tudo pra gerar uma regulação ideal para que nosso metabolismo ocorra de maneira adequada, prevenindo doenças e melhorando a qualidade de vida. 

Hábitos pouco saudáveis, como baixa qualidade do sono, alimentação desequilibrada, viver em meio à poluição, o sedentarismo, jogam a favor de um metabolismo desregulado.

Assim as indisposições do corpo, a falta de energia, o desconforto e as doenças podem aparecer. 

Logo, nossa saúde não depende apenas do nosso código genético, mas das escolhas que compõem nosso estilo de vida!