epigenetica FernandaMolognoni

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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
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