apresentação epigenética

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1 e 2) 
A epigenética tem seu efeito biológico a partir de mudanças químicas que podem ocorrer na molécula de DNA e em proteínas chamadas de histonas. Antes de abordarmos efetivamente o papel da epigenética na memória da célula, precisamos entender como a célula funciona.
A partir do momento em que um óvulo é fertilizado por um espermatozoide, essa nova célula (agora denominada de ovo) dará origem a um conjunto de células que irão originar o embrião. A formação do embrião depende da captação de sinais pelas células, sinais estes que podem vir de dentro das próprias células, de células vizinhas (incluindo as células da mãe) e do meio externo (do ambiente). Os sinais recebidos pelas células irão determinar não somente a morfologia e fisiologia do futuro embrião e indivíduo, mas também o seu comportamento. Nesse sentido, as células respondem a nutrientes e hormônios, mas também a sinais físicos, como calor e frio, e comportamentais, como estresse e carinho. Para que todos esses sinais tenham reflexos na molécula de DNA sob a forma de modificações epigenéticas, eles precisam alcançar um compartimento crucial da célula, o núcleo.
O núcleo é responsável por abrigar o DNA, entre outras moléculas (i.e. proteínas e RNA). Entretanto, sabemos que a molécula de DNA é infinitamente maior do que o próprio núcleo; por exemplo, o DNA humano, se esticado, teria um comprimento de cerca de 1 metro e meio; o núcleo de uma célula humana, mede cerca de 5 micrometros (5 x 10-6 m). Como isso é possível? O DNA é capaz de caber dentro do núcleo graças à ação de proteínas nucleares denominadas de histonas. As histonas se especializaram para empacotar a molécula de DNA numa estrutura chamada de nucleossomos, que assumem conformações similares a de um carretel de linha. Fazendo uma analogia, imaginem o carretel sendo as histonas, e a linha sendo a molécula de DNA. Se agora imaginarmos que o DNA (a linha do carretel) é composto pelos genes, e que muitos dos genes precisam ser expressos (ou seja, eles precisam decodificar suas sequências na forma de proteínas, que efetivamente são as moléculas que fazem as células funcionarem), se o DNA permanecesse totalmente enrolado, os genes não seriam capazes de serem expressos na forma de proteínas. É justamente nesse momento que entra a epigenética.
Para que os genes possam ser expressos, mediante a chegada dos sinais (mencionados acima), a molécula de DNA precisa ser parcialmente desempacotada, para que os genes fiquem acessíveis à ação de proteínas (os fatores de transcrição, que efetivamente disparam a ativação dos genes). Entretanto, diferentes genes são expressos em diferentes momentos e, naturalmente, estão localizados em diferentes regiões da molécula de DNA (ou nos cromossomos). Nesse sentido, partes da molécula de DNA são constantemente desenroladas e enroladas (o que se conhece por “remodelamento dos cromossomos”, ou “da cromatina”). Um exemplo de controle da expressão gênica pode ser descrito pela ação dos hormônios sexuais; na fase da puberdade, uma alta concentração de testosterona (nos meninos) ou estrogênio (nas meninas) é lançada na corrente sanguínea e esse é o sinal para que genes relacionados ao desenvolvimento sexual (i.e. crescimento de pelos, dos seios, aumento da massa muscular etc), sejam ativados e expressos. No momento desta sinalização, regiões do DNA (ou cromossoma) onde esses genes estão localizados, precisam ser abertas, desempacotadas, remodeladas. Por outro lado, no momento em que a fase da puberdade passa e os níveis de hormônios caem drasticamente, muitos destes genes precisam ser desativados e, agora, as mesmas regiões do DNA precisam ser fechadas, reempacotadas, para que esses mesmos genes não mais sejam ativados.
3)
Nosso organismo é composto por aproximadamente cem trilhões de células provenientes de uma única célula (célula ovo ou zigoto) e, por isso mesmo, o material genético de todas essas células é, essencialmente, o mesmo. Apesar disso, já são reconhecidos centenas de tipos celulares que formam dezenas de tecidos que constituem o corpo humano.
 A epigenética é então uma mudança não na ordem das letras, mas na maneira como um gene é "ligado" ou "desligado". Todas as nossas células contêm exatamente o mesmo código genético. Mas a maneira como ele é "expressado" varia conforme o tecido. Um exemplo: nas células do fígado o gene da proteína responsável pela produção de esperma está inativo, pois não há necessidade de funcionar naquele órgão. Mas ele existe.
4) No fim da década de 50, o pesquisador Conrad Waddington, biologista do desenvolvimento, propôs pela primeira vez o termo epigenética
A Ciência da Epigenética estuda como são feitas e desfeitas essas alterações químicas que regulam a expressão gênica. Existem dois tipos principais de mecanismos epigenéticos: os que modificam a molécula de DNA diretamente e os que afetam a cromatina (o complexo que a molécula de DNA forma com algumas proteínas, principalmente as histonas).
Em 1905, o geneticista britânico, Wiliam Bateson (1861-1926) cunhou o termo da genética como o termo relacionado à hereditariedade e variação dos organismos, baseado nos trabalhos de Gregor Mendel (1822-1884). Três décadas depois (1942), o geneticista, biólogo e filósofo Conrad Hal Waddington (1905-1975) definiu "epigenética" como "o ramo da biologia que estuda as interações causais entre genes e seus produtos, que trazem o fenótipo a ser". Quando Waddington cunhou o termo paisagem epigenética (“epigenetic landscape”), a natureza física dos genes e seu papel na hereditariedade não era conhecido, ele usou-a como um modelo conceitual de como os genes podem interagir com o ambiente para produzir um fenótipo. E demonstrou que as idéias de herança apresentadas por Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) poderiam, pelo menos em princípio, ocorrer. Dois posts anteriores são interessantes para aprofundar nas teorias de Waddington, que incluem a canalização e a assimilação genética. Todas esta teorias foram fundamentadas nos estudos de Lamarck sobre assimilação de caracteres adquiridos por informação ambiental (aqui os links para os dois posts 1 e 2)
Robin Holliday (nascido em 1932, nessa foto ai do lado) definiu epigenética como "o estudo dos mecanismos de controle temporal e espacial da atividade dos genes durante o desenvolvimento de organismos complexos". Assim, a epigenética pode ser usada para descrever qualquer coisa, que não cause alteração de seqüência de DNA, e que influencie o desenvolvimento de um organismo. Em 1975, foi proposto por Robin Holliday, junto com seu estudante John Pugh, e independentemente por Arthur Riggs, que a metilação do DNA podia ser um importante mecanismo para o controle da expressão gênica em organismos superiores. O DNA contém quatro unidades de informação: adenina, guanina, citosina e timina, conhecidas coletivamente como bases, e abreviado para A, G, C e T (veja a figura aqui em baixo, na esquerda). Mas uma quinta base é produzida através de alteração química, que é a metil-citosina (veja a figura abaixo, na direita). Holliday acreditava que a citosina metilada ou metil-citosina podia ter um papel importante no controle da atividade do gene. Também foi proposto que o padrão de citosina metilada poderia ser herdado através de divisões celulares. Na época não haviam evidências diretas sobre este controle da expressão gênica via metilação de citosinas e hoje isso tornou-se documentado como um mecanismo básico da epigenética para o silenciamento de genes. 
Atualmente além da metilação de DNA, a modificação de histonas por acetilação ou metilação e os pequenos RNAs regulatórios são também considerados alterações epigenéticas. Os mecanismos que controlam a metilação do DNA e seus efeitos sobre os fenótipos têm sido investigados em plantas modelo, mas o seu impacto sobre a evolução de populações naturais é pouco explorado. Organismos interagem entre si e com seu ambiente abiótico, e através dessas interações adquirem informação epigenética, algumas das quais são herdadas.Ao contrário da variação genética, as mudanças epigenéticas, que geram fenótipos novos e herdáveis, podem representar alterações genômicas reversíveis que permitem colonizar ambientes variáveis e novas paisagens durante um processo evolutivo a longo prazo.
Referências:
http://revistacarbono.com/artigos/03-epigenetica-e-memoria-celular-marcelofantappie/
http://www.esalq.usp.br/departamentos/lgn/pub/seminar/FSalvato-200702-Resumo.pdf
O termo epigenética refere-se a todas as mudanças reversíveis e herdáveis no genoma funcional que não alteram a seqüência de nucleotídeos do DNA. Inclui o estudo de como os padrões de expressão são passados para os descendentes; como ocorre a mudança de expressão espaço temporal de genes durante a diferenciação de um tipo de célula e como fatores ambientais podem mudar a maneira como os genes são expressos. A pesquisa na área da epigenética alcança implicações na agricultura, na biologia e doenças humanas, incluindo o entendimento sobre células tronco, câncer e envelhecimento. Existem três mecanismos principais de alterações epigenéticas: metilação do DNA, modificações de histonas e ação de RNAs não codificadores. Os padrões de metilação de DNA são os mais estudados e melhor entendidos dentre estes mecanismos, embora modificações de histonas também sejam bastante discutidas. A metilação do DNA está relacionada normalmente ao silenciamento de genes. Ela ocorre em 70 a 80% nas ilhas CpG que estão associadas aos promotores gênicos. A conformação da cromatina relaciona-se com a metilação, ou seja, regiões altamente metiladas estão associadas à heterocromatização. As modificações de histonas melhor estudadas são as acetilações, fosforilações e ubiquitinações, formando o que chamamos de código de histonas determinando a conformação da cromatina. Já a ação de RNAs não codificadores está relacionada ao silencimento póstranscricional de genes através do mecanismo de RNA de interferência onde ocorre o bloqueio da tradução ou degradação do RNAm alvo. Além, da ação bloqueadora da transcrição, os siRNA podem ser associados à metilação de seqüências de DNA.Todos estes mecanismos parecem estar interligados para a organização estrutural da cromatina tornando-a mais acessível ou não aos fatores de transcrição. As mudanças epigenéticas são fortemente influenciadas pelo ambiente. Qualquer alteração ambiental, ataque de patógenos, tipo de alimentação pode acarretar em mudanças epigenéticas. O estresse ambiental, incluindo a hibridação e a poliploidização, são determinantes na ocorrência de variações epigenéticas. Sendo assim, a epigenética está intimamente relacionada com o aumento de variabilidade fenotípica dos indivíduos resultando em relevante importância para a evolução também.
Grant-Downton, R.T. & Dickinson, H.G.. (2005). EPIGENETICS AND ITS IMPLICATIONS FOR PLANT BIOLOGY. 1. THE EPIGENETIC NETWORK IN PLANTS. Annals of Botany 96: 1143–1164.
Já parou para se perguntar como pode existir uma mesma informação genética para cada célula e termos uma quantidade enorme de tipos de células com diferentes funções? A epigenética pode tentar explicar.
Epigenética é um termo referido como uma extra informação genética que com ajuda de modificações de cromatina e DNA ajudam ou inibem determinado genes. 
A expressão gênica segue uma ordem: DNA-> RNA (transcrição) -> Proteína (tradução). Mas cada célula expressa um número restritos de genes, por exemplo um neurônio não expressa hemoglobina nem mioglobina, porém expressa dopamina. Já uma célula muscular não expressa hemoglobina nem dopamina, mas expressa mioglobina. 
Sendo assim, no neurônio o gene da hemoglobina foi epigenéticamente silenciado pelas marcas epigenéticas. 
As marcas epigenéticas são marcas pontuais que marcam ou desmarcam começo ou fim de genes em setenças providas do cromossomo. Dependendo da pontualidade da marcar, pode expressar (ativar) ou não expressar (silenciar) o gene.
As principais alterações epigenéticas são: 
1) Metilação de DNA: Ocorre metilação nas ilhas CpG feitas por metiltransferases. CpGs são frequentemente regiões promotoras de genes (promotor estão no início do gene, onde ocorre a ligação com a maquinária de transcrição). A metilação nas ilhas CpG fazem o silenciamento da expressão gênica.
2) Modificações pós-tradução de histonas: As histonas pode sofrer metilações, ubiquitinação, fosforilação, sumolação, acetilação de resídíos na calda N-terminal das histonas. Acetilação é correlacionado com ativação dos genes, pois provoca mudanças de carga entre as histonas (+) e DNA (-). As metilações podem ativar o locus ao redor do promotor (H3k4me) ou inativar o locus do genes de heterocromatinas constitutivas (H3K9me) e facultativas (H3K27me).
3) Remodelação da cromatina: Fator epigenético ATP-dependente o qual usa energia da hidrólise do ATP para mover o nucleossoma. Isso causa alterações da compactação da cromatina, deixando mais denso ou empacotado, espalhado ou desempacotado nos locais de início da transcrição.
4) Histonas variantes: Diferentes histonas variantes existem para H2A, H3 e H1. Cada variente apresenta propriedades específicas, usadas para diferentes funções. Ex: Aumentar estabilidade e diminuir a estabilidade, modificar aminoácidos como a serina, outros que ainda não são entendidos. 
Exemplo de uma histona variente é a histona variante do centrômero - CENP-A (diferentes nomes para outras espécies),  histona H2A.X envolvida no reparo do DNA, macroH2A envolvida na inativação do cromossomo X. E muitas outras varientes
5) Noncoding RNAs: Existem várias classes de pequenos, médios e longos noncoding RNAs, mas temos alguns em destaques.
5.1) MicroRNAs(miRNAs): Tem um papel importante no silenciamento de genes pós-transcrição
5.2) Piwi-intericting RNAs (piRNAs): Controla elementos transponíveis e direciona metilação de DNA em elementos transponíveis 
5.3 Long non-coding RNAs (lncRNAs): Parecem agir diretamente como maquinaria epigenética e estabelece diferentes estados epigenéticos. Um dos grandes representantes é o Xist. Este tem a função de inativar o cromossomo X, recentemente manipulado em pesquisa científica com objetivo de inativar o cromossomo 21 em cultura de células, dando pespectivas de contribuição para síndrome de down.
Epigenética tem prometido muito para estudos com câncer. São visto aberrações epigenéticas de metilação de DNA (hipermetilação ou hipometilação), de modificações de histonas e variações, de arquitetura nuclear e de noncoding RNAs.
Isso causa implicações clínicas para controle das aberrações, procurando-se por diagnóstico usando biomarcadores de alterações epigenéticas, prognósticos com alterações específicas e terapia com inibidores de modificação epigenética.
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