Sebbene la genetica svolga un ruolo essenziale nella definizione dello sviluppo, della morfologia e della fisiologia di un organismo, i meccanismi epigenetici svolgono un ruolo altrettanto importante perché modulano l’espressione dei singoli geni. E’ stato dimostrato che esitono sopra il DNA molecole proteiche che attivano o disattivano le caratteristiche espresse in ogni gene. Tale regolazione viene attuata in tutte le fasi dello sviluppo, anche in risposta a fattori ambientali, come l’esposizione a tossine o stress cronico. Non tutti i geni vengono utulizzati contemporaneamente e con la stessa intensità, questo avviene sia per risparmiare energia , sia per un migliore adattamento alle richieste ambientali. I cambiamenti epigenetici sono eventi naturali funzionali all’evoluzione che in alcuni casi possono contribuire allo sviluppo delle malattie. Essi rappresentano tutte le variazioni del fenotipo senza che si abbia contemporaneamente anche una modificazione genotipica e quindi dell’informazione genetica contenuta nelle sequenze del DNA.
L’epigenetca è quella branca della biologia che studia le relazioni causali tra i geni ed i loro prodotti cioè le proteine. Infatti per epigenetica si intende lo studio di quei tratti ereditari ed entro certi limiti reversibili, che non soggiacciono all’ ereditarietà Mendeliana in quanto la loro l’espressione genica non è riconducibile a mutazioni della sequenza nucleotidica del DNA. L’epigenetica quindi attiene a cambiamenti ereditabili nell’espressione genica che derivano dai cambiamenti nei cromosomi senza alterazione della sequenza del DNA. Tutte le cellule di un organismo hanno lo stesso genoma tuttavia, differiscono l’una dall’altra perché hanno un epigenoma diverso. L’epigenoma decide quale gene debba essere “on” (acceso), oppure “off” (spento) in una singola cellula, producendo un segnale che orienta una specifica espressione genica. Ma come si attuano le modifiche epigenetiche? In prima istanza attraverso proteine con attività enzimatica, che , attivate sotto lo stimolo di fattori ambientali, rimodellano la struttura e l’accessibilità della cromatina. Questi enzimi, rappresentano l’anello di congiunzione tra l’ambiente e l’espressione genica, l’epigenoma aggiunge “note” chimiche al DNA, e queste determinano se quel gene si esprimerà molto o poco o se sarà attivo o inattivo.
Le modificazioni epigenetiche possono essere ereditabili e trasmesse alle generazioni future, ma l’aspetto più rilevante è che sono dinamiche e cambiano velocemente in risposta agli stimoli ambientali. Quasi ogni aspetto della vita cellulare è infuenzato dall’epigenetica e, per questo, è uno dei più importanti campi di studio della biologia moderna.
Nelle cellule dei mammiferi le modificazioni epigenetiche di maggior frequenza sono, a livello della cromatina, l’acetilazione e la deacetilazione degli istoni e, a livello del DNA, la metilazione della citosina, quest’ultima è la modificazione epigenetica più studiata.
Questi sistemi lavorano spesso in maniera cooperativa, agendo insieme per accendere o spegnere geni specifici in un determinato momento e ina specifica linea cellulare. I fenomeni epigenetici agiscono alterando l’accessibilità al genoma a una serie di complessi molecolari che intervengono nel processo di trascrizione. La loro azione causa una diversa o del tutto assente espressione dei geni coinvolti.Un DNA con un basso livello d’impacchettamento, pertanto, permetterà ai fattori di trascrizione di accedere alle sequenze di regolazione. Al contrario, un DNA con un elevato livello d’impacchettamento non consentirà loro l’accesso.Il livello d’impacchettamento è determinato dagli stessi istoni e dalle modifiche che possono essere effettuate nella loro struttura chimica.
L’ alimentazione non solo può determinare il nostro stato di salute , ma influenzare anche lo stato epigenetico delle nostre cellule e, modificandone l’espressione genica, rendere questi condizionamenti ereditabili dalla nostra progenie. Ad esempio, alcuni alimenti favoriscono la metilazione del DNA e di conseguenza intervengono sull’espressione genetica cellulare, come ha dimostrato uno studio su padri obesi, che per modicazioni epigenetiche nel DNA dei loro spermatozo dovute alla alimentazione scorretta, trasmettevano il rischio di obesità ai loro figli. Nello stesso tempo una dieta ricca di acidi grassi monoinsaturi allunga la vita. Alcuni ricercatori dell’Università di Stanford hanno scoperto che i grassi monoinsaturi possono influenzare una via metabolica e i relativi complessi proteici epigenetici che regolano l’espressione genica dell’invecchiamento. Si è scoperto che, mentre i grassi monoinsaturi influenzano indirettamente la longevità , i polinsaturi non attivano gli stessi processi e non hanno lo stesso effetto. In questi studi è stato evidenziato un particolare complesso proteico epigenetico, denominato Compass, che influisce sul DNA regolando l’espressione genetica dei fattori della longevità. In presenza del complesso Compass, il DNA si “srotola”, consentendo l’espressione genica, altrimenti resta “arrotolato”. Più il DNA viene “srotolato” per azione del complesso Compass, tanto più diminuisce la speranza di vita.I grassi monoinsaturi agirebbero, secondo i ricercatori di Stanford, sul complesso Compass, cosa che invece non farebbero i grassi polinsaturi. Inattivare il complesso Compass grazie a una dieta ricca di acidi grassi monoinsaturi, aumenterebbe la speranza di vita del 30%.
“Why Your DNA Isn’t Your Destiny”
La buona notizia è quindi che un’eventuale influenza epigenetica negativa dovuta all’alimentazione sul DNA è reversibile. Questo significa che se cambiamo regime alimentare limitando i cibi infiammatori (carne, latticini, zuccheri raffinati e stimolanti) e introduciamo verdura e frutta, legumi e cereali integrali possiamo “ridefinire” la nostra segnatura epigenetica e l’attività della cellula in risposta agli stimoli ambientali.
Genotipo
L’insieme di tutti i geni che compongono il DNA di un organismo.
Fenotipo
L’insieme di tutte le caratteristiche manifestate da un organismo vi- vente, quindi la sua morfologia, il suo sviluppo e le sue proprietà bio- chimiche e siologiche.