2. Les histones: més que un collaret de perles

Pot semblar senzill, però tota una orquestra s'ha de coordinar perquè els nostres dos braços apareguin on apareixen, a banda i banda sota el coll, o perquè tinguem dues cames simètriques. I que tot això succeeixi a partir d'una sola cèl·lula després de la unió de l'òvul i l'espermatozoide.

D'aquesta orquestra formen part les histones, un grup de diferents proteïnes sobre les quals s'enrotlla l'ADN i que en enrotllar-la va deixant un aspecte de grumolls, com de collaret de perles. Segons com es moguin per l'ADN i com ho compactin al seu voltant, les histones permeten que uns gens s'expressin i altres no. Ho faran de forma diferent segons cada cèl·lula i segons el seu moment vital: és una regulació en temps i  espai.

Un dels seus papers més reconeguts està en la regulació dels gens Hox, gens situats en fila en el genoma i que marquen la distribució dels òrgans i les extremitats. (Alteracions en els gens Hox poden fer que les mosques neixin amb potes en lloc d'antenes). Per a regular-los, existeixen fonamentalment dos complexos de proteïnes, els anomenats Polycomb i Trithórax. Els dos afegeixen marques (grups metil) a aminoàcids de la histona H3. Polycomb a l'aminoàcid 27, Tritórax al 4. El resultat? El primer reprimeix, el segon activa. Mentre dura el concert, els òrgans i les extremitats van madurant conforme a un pla en algun lloc  establert.

Si alguna cosa és tan important durant el creixement, és d'esperar que alguna cosa  dolenta passi si deixa de funcionar. Així ho va explicar Ali Shilatifard, professor de Bioquímica i Genètica Molecular a la Northwestern University de Chicago. Translocacions (canvis de lloc en els cromosomes) que afecten els gens MLL (equivalents al complex trithórax) són responsables de leucèmies d'especial mal pronòstic en nens. I alteracions en el complex Polycomb semblen estar darrere d'alguns gliomes, tumors cerebrals particularment agressius. Per això Shilatifard creu que Polycomb és un clar "candidat per poder tractar aquests tumors".

Totes aquestes marques són diferents en cada tipus cel·lular. Per això és important conèixer el seu funcionament. Per exemple, ja és possible generar cèl·lules pluripotents (que poden donar lloc a molts altres tipus de cèl·lules) a partir de cèl·lules madures i estables, com les de la pell. Són les anomenades cèl·lules iPS, la gran esperança de la medicina regenerativa i per les que el japonès Yamanaka va rebre el premi Nobel el 2012. Però certes barreres epigenètiques en part degudes a les histones impedeixen que siguin totipotents, que siguin completament plàstiques i donin lloc a qualsevol teixit, com succeeix amb la primera cèl·lula, el  zigot.

Això és el que estudia Maria Elena Torres-Padilla, cap de grup a l'Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et cellulaire d'Estrasburg. La seva definició de totipotència: "La capacitat d'una cèl·lula per donar lloc a un organisme complet per ella mateixa". Aquesta capacitat es perd pràcticament quan el zigot s'ha dividit un parell de vegades, però el seu grup ha aconseguit obtenir cèl·lules molt similars simplement amb la modificació d'un gen de les cèl·lules embrionàries posteriors. Encara no saben si són realment totipotents, encara que s'assemblin, però la mateixa Torres-Padilla es va preguntar si es podien generar al laboratori. "La resposta és sí", assegura.

No tot són marques sobre les histones: també importen les histones en si. Hi ha més de trenta tipus diferents, amb diferents propietats. Per exemple, l'anomenada macroH2A. Com va mostrar Marcus Buschbeck, cap de grup a l'Institut de Recerca contra la Leucèmia, suposa només l'1 o el 2% de les histones, però estabilitza l'epigenoma sencer, perquè en la seva absència es desorganitza completament. O la H2AZ, estudiada per Sandra B. Hake, de la Universitat de Munic, i que participa en processos tan dispars i relacionats com la regulació dels gens, la reparació de l'ADN, l'envelliment i en alguns tumors.

L'epigenètica es relaciona amb la genètica, i amb la pròpia epigenètica. Danny Reinberg, del Howard Hughes Medical Institute a Nova York i un dels majors experts del món en el camp, va mostrar com hi ha ARN no codificants que activen l'expressió dels gens perquè inhibeixen el complex Polycomb. I com mutacions (genètiques) en proteïnes que es dirigeixen a zones metilades de l'ADN (epigenètica) provoquen greus trastorns neurològics i fins i tot autisme en nenes, com succeeix en la síndrome de Rett.