La metilazione del DNA è un meccanismo che, tramite il trasporto di metili, consente alle cellule di regolare l’espressione genetica e perciò di controllare i processi che sono alla base della vita. In questo articolo andremo alla scoperta del meraviglioso mondo della genetica e dell’epigenetica mettendo in luce le possibili ripercussioni nel campo della salute.
Genetica e epigenetica
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La genetica è per definizione lo studio del DNA e delle sue funzioni. Il DNA è una molecola estremamente grande e contenente tutte le informazioni necessarie per dare avvio allo sviluppo, organizzazione e riproduzione di tutte le forme viventi. Possiamo paragonare il DNA ad una sequenza in codice, che può essere letta dalle cellule per dare origine ai fattori essenziali alla vita. Perciò il DNA è simile ad un alfabeto biologico, in cui le normali lettere sono sostituite da lettere chimiche, detti nucleotidi, che si alterano tra loro in sequenza. A seconda del loro ordine è contenuta nel DNA l’informazione per fare o produrre qualcosa di utile dal punto di vista biologico (es. proteine).
Il termine epigenetica, invece, fu coniato dal ricercatore Waddington nel 1942 per racchiudere in una nuova branca della biologia tutti quei meccanismi, che agiscono al pari di interruttori del DNA. Per definizione l’epigenetica può essere definita come un cambiamento ereditabile della funzione del genoma senza che avvengano modifiche nella sequenza stessa del DNA. In poche parole l’epigenetica si occupa dei processi che permettono o meno ai geni presenti sulla sequenza del DNA di esprimersi e di essere attivi. E tutto ciò senza che venga modificato il DNA. Cioè senza mutazioni.
La metilazione del DNA agisce come un sistema di memoria epigenetica.
L’identità delle cellule è determinata da due fattori chiave: la genetica e l’epigenetica. La prima mette a disposizione le informazioni biologiche fondamentali e la seconda determina quali informazioni siano lette ed utilizzate. La metilazione del DNA è un marchio epigenetico che svolge un ruolo rilevante nello sviluppo, differenziazione e mantenimento dell’identità cellulare attraverso il controllo dell’espressione genetica. In particolare le cellule utilizzano enzimi speciali per questi processi, detti DNA metiltransferasi, che aggiungono un piccolo gruppo metile a livello del nucleotide citosina presente nel DNA con un generale effetto repressivo sull’espressione genetica.
L’identikit delle cellule
La metilazione è abbastanza stabile nel tempo ed è uno degli aspetti più importanti per l’identikit delle cellule. Perché di fatto ciò che una cellula esprime la caratterizza. Facciamo un esempio. Sappiamo che una cellula del fegato è molto diversa da una cellula del cuore sotto numerosi aspetti (es. forma, funzioni, etc.). Ciò che le differenzia principalmente è l’espressione di particolari enzimi o altre molecole. Nelle cellule del cuore può essere espressa una molecola A, che è assente nelle cellule del fegato, le quali invece hanno un alto contenuto della molecola B e così via. La capacità di esprimere o sintetizzare un determinato enzima indirizza la cellula verso l’estrema specializzazione, che osserviamo nel corpo. E chi guida questi processi è proprio l’epigenetica.
Metilazione del DNA: a che cosa serve
È importante capire che la regolazione genetica è un punto centrale in molte questioni di salute. L’espressione genetica non è necessaria solamente per ogni aspetto dell’attività cellulare, ma è anche sufficiente a cambiarne il destino. A causa del loro cruciale i fattori epigenetici rappresentano un aspetto critico nei processi di invecchiamento e nelle patologie. A titolo di esempio le ricerche hanno dimostrato che rilevanti cambiamenti epigenetici accompagnano l’invecchiamento e persino il grado di metilazione del DNA può servire come un marker dell’età.
Se da un lato un buon controllo epigenetico è responsabile dei processi biologici e fisiologici, dall’altra una loro alterazione può far peggiorare le funzionalità cellulari portando allo sviluppo o alla progressione di diverse malattie croniche. Per esempio sono state messe in luce interazioni complesse tra lo stile di vita, la metilazione del DNA e lo sviluppo dell’obesità, del diabete, della steatosi epatica, delle malattie cardiovascolari e quelle tumorali.
Molti micronutrienti hanno dimostrato di avere un ruolo epigenetico nel cancro.
Nel corso degli ultimi decenni di ricerche si è scoperto che le alterazioni della metilazione sono alquanto comuni nelle malattie, specialmente nel cancro. Ma il fatto che i marker epigenetici siano reversibili apre le porte ad interventi benefici sul fronte dello stile di vita al fine di invertire le alterazioni epigenetiche, che possono avere un impatto in chiave sia preventiva che terapeutica. Molti esperimenti hanno dimostrato che molti nutrienti e le sostanze bio-attive presenti nel cibo esercitano i loro effetti benefici proprio grazie a questi meccanismi. A titolo di esempio gli effetti anti-infiammatori di una (vera) dieta Mediterranea sono collegati ad una maggiore metilazione, e quindi repressione, dei geni pro-infiammatori. Pertanto prediligere alcuni cibi a seconda del loro contenuto “epigenetico” può fare la differenza nella riduzione dell’incidenza di alcune malattie.
La genetica e l’epigenetica interagiscono tra di loro in modo unico.
Dal punto di vista nutrizionale uno dei fattori più importanti sono i folati. Queste vitamine sono fondamentali per i meccanismi che trasferiscono piccoli gruppi metili nel metabolismo dei nucleotidi e dell’omocisteina. A causa del loro ruolo essenziale nella sintesi del DNA un deficit di folati può incidere negativamente sulla proliferazione cellulare, sui livelli di omocisteina e sulla metilazione del DNA. In questi processi uno dei protagonisti più importanti è sicuramente l’S-adenosilmetionina, detta SAM, che come trasportatore di metili è coinvolta nell’epigenetica, nel metabolismo dello zolfo ed in molte sintesi biochimiche.
Test di metilazione del DNA
Un’adeguata metilazione del DNA è fondamentale per una normale funzionalità del genoma. Ciò è confermato anche dal fatto che schemi anomali di metilazione sono stati confermati in molte malattie. Data la crescente importanza di questi aspetti nella salute il Centro di Medicina Biologica mette a disposizione dei propri pazienti analisi genetiche ed epigenetiche per valutare i fattori di suscettibilità o di protezione che influenzano le attività cellulari e di conseguenza lo stato di salute. Esistono, infatti, alcune varianti genetiche abbastanza comuni, detti polimorfismi genetici, che possono aumentare il rischio di incorrere in deficit delle capacità di metilazione, che a loro volta si possono ripercuotere a livello dell’espressione di geni importanti dal punto di vista preventivo.
Un esempio su tutti sono i polimorfismi a carico del gene MTHFR, che rendendo meno efficiente l’attività del rispettivo enzima determina un più basso livello di metilazione genetica, oltre al rischio di carenze dei folati qualora l’alimentazione ne sia naturalmente carente. In aggiunta è possibile valutare lo stato epigenetico a livello di geni chiave, che possono essere troppo o troppo poco attivati a seconda delle condizioni cliniche.
Alcuni polimorfismi genetici influenzano i processi di metilazione dell’intero genoma.
Concludendo, negli ultimi anni l’interazione tra la genetica, l’epigenetica e gli altri agenti ambientali è alla base di un nuovo campo d’indagine, la Medicina Personalizzata e di Precisione, che consente di approfondire i fattori individuali coinvolti nello sviluppo o nella prevenzione delle malattie. Per questi motivi il Centro di Medicina Biologica sfrutta le informazioni ricavabili dal DNA al fine di proporre le terapie più efficaci e mirate per i fabbisogni della singola persona. Ad ogni modo, è ovviamente importante avere una visione d’insieme della persona e, oltre al DNA, tenere in considerazione le condizioni di salute, i sintomi e l’eventuale altra documentazione clinica, perché ciò che curiamo è sempre la persona e non solo i suo esami.
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