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EPIGENÉTICA Fernanda Molognoni fernandamolo@gmail.com Laboratório de Ontogenia e Epigenética Departamento de Farmacologia - UNIFESP Especial Genética não é espelho Definição de Epigenética “Epigenética consiste no estudo das mudanças hereditárias na expressão gênica que independem de mudanças na sequência primária do DNA”. http://www3.ie-freiburg.mpg.de/research-groups/epigenetics/laboratory-thomas- jenuwein/epigenetic-control-by-histone-methylation/ EXPRESSÃO GÊNICA Informação armazenada Informação organizada Cromatina Mecanismos epigenéticos * Metilação de DNA * Modificações pós-traducionais em histonas * Posicionamento de nucleossomos * MicroRNAs EPIGENOMA Importância Fisiológica Feinberg & Tycho, 2004 Regulação gênica Desenvolvimento Expressão tecido-específica Inativação do cromossomo X Imprinting genômico Manutenção da integridade Metilação de DNA Citosina 5-metilcitosina SAM SAH ***Em mamíferos acontece no contexto CpG INIBIÇÃO DA TRANSCRIÇÃO CpG metilado TF Ilha de CpG: região do genoma com pelo menos 200pb que contém mais de 50% de CpGs. Desmetiladas em células normais e localizadas em promotores e ou primeiros exons de genes ativamente transcritos. PROMOTOR Annu. Rev. Med 59:267-80 Cromatina http://www.mikeblaber.org/oldwine/BCH4053/Lecture21/Lecture21.htm Modificações pós-traducionais em histonas MARCAS DE ATIVAÇÃO H3K4trimetilada (me3) Acetilação MARCAS DE INIBIÇÃO H3K9trimetilada (me3) H3K27trimetilada Molecular biology of the cell. 4ª Ed. Alberts, B. et al Acetilação de histonas J. bras. pneumol. vol.35 no.12 São Paulo Dec. 2009 H3K9trimetilada H3K27trimetilada H3K4trimetilada tb pode ser representada pelo sinal verde!!! Adaptado de Anton Eberharter & Peter B. Becker, 2002 Reguladores de cromatina que estão associados com repressão gênica e são importantes durante o desenvolvimento. Divididos em 2 Grupo; Os que colocam as marcas - PRC2 – metiltransferases de histona Ex.EZH2 que trimetila a lisina 27 da H3 e SUZ12 que metila a lisina 9 da histona H3 Os que interpretam as marcas – PRC1 Ex.CBX2/HPC1 que possui cromodomínio e liga-se a lisinas metiladas. Grupo Polycomb (PcG) http://www.rikenresearch.riken.jp/eng/frontline/5514 Sparmann & van Lohuizen, 2006 Grupo Trithorax (TrxG) Enzimas que promovem a ativação da expressão gênica e tb são importante durante o desenvolvimento. Ex. MLL (trimetila a lisina 4 da H3) ATIVAÇÃO DA TRANSCRIÇÃO Alea A. Mills 2010 Posicionamento de nucleossomos NFR NFR NFR NFR – nucleossome free region NDR- nucleossome depleted regions NFR NFR Adaptado de Jones & Baylin, 2011 SWI/SNF Scherem et al., 2002 MicroRNAs Pequenos RNAs (~22nt) não codificantes que regulam a expressão gênica através do silenciamento dos genes alvo. São expressos de maneira tecido específica e controlam importantes processos biológicos incluindo; proliferação, apoptose e diferenciação. Como outros genes a expressão dos micro RNAs pode ser regulada por mecanismos epigenéticos. Esquela-Kerscher & Slack 2006 MicroRNAs Importância Fisiológica Feinberg & Tycho, 2004 Desenvolvimento Inativação do cromossomo X Imprinting genômico Manutenção da integridade Reik 2007 Embrião e células somáticas Células germinativas Importância Fisiológica Feinberg & Tycho, 2004 Desenvolvimento Inativação do cromossomo X Imprinting genômico Manutenção da integridade Em mamíferos , um dos cromossomos X da fêmeas é inativado de maneira aleatória durante a embriogênese. Inativação do cromossomo X Centro de inativação do Cromossomo X -XIC Xist – Transcrito específico de inativação do cromossomo X Este RNA não codificante é expresso apenas no X inativo (Xi) XIC Xi Participação do grupo PRC2 na inativação do cromossomo X Modificado de Jeannie T Lee 2011 2 X ativos (blastocisto, epiblasto) Importância Fisiológica Feinberg & Tycho, 2004 Desenvolvimento Inativação do cromossomo X Imprinting genômico Manutenção da integridade Imprinting genômico É uma forma de regulação epigenética que resulta na expressão de apenas um dos alelos dependendo de sua origem (materna ou paterna). A expressão dos genes que sofrem imprinting é tecido ou estágio específica. Possível função e origem: Evitar a partenogênese??? Hipótese do conflito (seleção natural agiu diferentemente nos alelos paternos e maternos). Genes alelos Alberts et al, Molecular Biology of the Cell, 4th edition **Alelo vindo da mãe é expresso metilação de DNA Células somáticas dos filhotes meiose Wolf Reik & Jörn Walter 2001 Ideraabdullah et al., 2008 ICR ICR – Centro de controle de imprinting CTCF- Insulator protein (proteína de isolamento) Participação em Doenças Câncer Doenças auto-imunes Desordens psiquiátricas (ex. Esquizofrenia, Autismo) Síndromes (ex. Síndrome de Rett, Prader Willi) Rodríquez-Paredes & Esteller, 2011 NORMAL CÂNCER CpG island shore Ilha de CpG Corpo gênico NORMAL CÂNCER Seqs repetitivas Elementos transponíveis Genes supressores de tumor Esteller 2007 Sparmann & van Lohuizen, 2006 Drogas epigenéticas Rodríquez-Paredes & Esteller, 2011 Técnicas para a análise da metilação de DNA Análise da metilação de DNA Sequência- específica Infiniu m GoldenGate Plataforma Illumina MSP SequenciamentoCOBRA Ms-SNuPE Pirosequenciamento HRM Tratamento do DNA com bissulfito de Sódio Citosina não metilada Sequenciamento do DNA tratado com bissulfito de sódio Chan et al. Oncogenomics 2003 Methylation Sensitive High Resolution Melting (Ms-HRM) Técnica baseada no comportamento de dissociação do dsDNA em ssDNA com o aumento da temperatura DNA Bissulfito Amplificação da sequencia alvo HRM Equipamento de PCR em tempo real Plataforma Illumina Infinium – Análise em larga escala Cobre 27.578 CpGs e 14.495 genes Análise das modificações em histonas Ex.Anti- H3K4me3 Imunoprecipitação de cromatina - ChIP Schones and Zhao Nature Reviews Genetics 2008 ChIP on chip – Imunoprecipitação da cromatina seguida de microarray Artigos interessantes Receptor de Glicocorticóide no hipocampo – mães cuidadoras Análise da metilação de DNA na região reguladora do receptor de glicocorticóide Troca de mães e filhotes reverte a metilação Aumento da acetilação e da ligação de NGFI-A na região reguladora nos filhotes de mães cuidadoras Especial Genética não é espelho Diferenças na metilação de DNA e acetilação de histonas aumentam ou aparecem com a idade Obrigada pela atenção!!!!!! OBS. Precisa-se de alguém que entenda de bioinformática no lab de Ontogenia e Epigenética da UNIFESP Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43 Slide 44 Slide 45 Slide 46 Slide 47 Slide 48 Slide 49 Slide 50 Slide 51 Slide 52 Slide 53 Slide 54 Slide 55 Slide 56 Slide 57 Slide 58 Slide 59 Slide 60 Slide 61 Slide 62
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