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Epigenética

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Lílian Brito, Genética, 2021.1 
GENÉTICA 
Epigenética 
Objetivos: 
1. Entender como a expressão dos genes pode ser modulada por meio de mecanismos 
epigenético. 
CONCEITO 
O termo epigenética refere-se a todas as mudanças reversíveis e herdáveis no genoma funcional 
que não alteram a sequência de nucleotídeos do DNA. 
Definição de genética a partir da etiologia da palavra: ao redor (epi) da genética. 
QUESTIONAMENTOS 
• Como organismos geneticamente idênticos (gêmeos univitelínicos ou clones) podem se 
apresentar de maneira diferente fenotipicamente? 
• Porque eles podem ser mais escuros, mais gordos, mais magros (características fenotípicas 
diferentes)? 
• Porque isso acontece já que eles possuem o mesmo DNA? 
RESPOSTA: Para analisar essas mudanças fenotípicas os fatores genéticos não possuem tanta 
influência já que o DNA é o mesmo, deve se observar interferências ambientais. E em caso de 
estarem no mesmo ambiente outros mecanismos são observados como diferentes expressões de 
genes. 
OBS: na epigenética não se utiliza mutação. 
• O que modula as diferentes expressões genéticas dos indivíduos que possui o mesmo DNA 
e são expostos as mesmas condições ambientais? 
A única explicação são os fenômenos epigenéticos, ou seja, fatores que modificam o DNA 
bioquimicamente com adição de alguns elementos químicos no material genético, sem alterar sua 
sequência. Pois quando altera a sequência se chama mutações. Na epigenética não se utiliza 
alterações mutacionais no DNA, somente se utiliza alterações bioquímicas na estrutura do 
material genético. 
Tipos de alterações bioquímicas: 
• Adição de radicais químicos (ex: metil) 
• Adição de fosfato em histonas 
• Acetilação de histonas 
Esses Mecanismos bioquímicos são mecanismos que trabalham com substancias químicas que 
altera a biologia da célula, alterando a forma de expressão do gene. 
A EPIGENÉTICA 
• O termo “Epigenética” foi utilizado pela primeira vez por Conrad H. Waddington, em 
meados da década de 40 – “Epigenetic landscape”. 
• Emergência de um eventual fenótipo em um organismo através do processo de 
desenvolvimento, este iniciado a partir de um perfil genético específico. 
• A relação entre fenótipo e genótipo não é linear e probabilística, não há um determinismo. 
Há influência de efeitos aleatórios ou ambientais. 
 Lílian Brito, Genética, 2021.1 
PANORAMA EPIGENÉTICO 
 
 
A imagem acima retrata uma ideia de diferentes probabilidades para o destino das células e dos 
indivíduos. 
Na situação 1 (célula tronco embrionária – em vermelho), em algum momento a célula precisará 
se diferenciar em algum momento, podendo se transformar em um: 
• hepatócito, 
• trombócito, 
• leucócito 
• oligodendrócito (célula da glia). 
QUESTIONAMENTO: Quando ela se transforma em alguns desses tipos celulares, estando em 
um organismo que todas as células possuem o mesmo genoma, o que faz elas serem diferentes? 
→ A expressão gênica – programa genético que é ativado, ligado a necessidade da célula no 
tecido. E para cada necessidade se tem um programa de ativação diferente. A ativação ou 
inativação de genes depende do caminho que a célula segue e dos estímulos sofridos 
durante o caminho. 
 Lílian Brito, Genética, 2021.1 
OBS: Não houve mutação para que ela se transformasse. O que houve foi a expressão gênica, 
que é moldada por fatores epigenéticos. Lembrando que os fatores ambientais são os mesmos. 
 
Pode acontecer também por exemplo com um indivíduo que tem predisposição genética ao 
desenvolvimento de artrite reumatóide (verde). Entretanto, a depender da influência sofrida 
pelo meio ele pode ter uma modulação da expressão genica em cada um dos caminhos e isso pode 
fazer com que apesar da predisposição seja um indivíduo saudável, tenha uma doença mais 
persistente ou uma doença precoce. 
OBS: As mudanças fenotípicas são inúmeras, com isso os caminhos querem demonstrar que a 
partir da exposição elas podem ser diferentes em cada indivíduo. 
EPIGENÉTICA E EPIGENOMA 
• Epigenética: estudo dos fatores herdados que modificam a expressão dos genes sem 
alterar a sequência de DNA. 
• Epigenoma (“acima” do genoma): conjunto de modificações bioquímicas da cromatina (DNA 
compactado) que determina uma informação genética, refletindo o status epigenético da 
cromatina de uma célula 
➢ Genética terminada em “OMA” se refere a conjuntos 
OBS: Transcriptoma se trata de um conjunto de RNA mensageiro. Recebe esse nome pois o 
RNAm é desenvolvido por meio da transcrição. 
INFORMAÇÃO EPIGENÉTICA 
 
Nem todos os genes são necessariamente expressos em todas as células de um organismo. A 
maioria está programada para permanecer reprimida. 
Modificações epigenéticas são mecanismos moleculares que permitem preservar o estado inativo 
dos genes que é mantido pela estrutura repressiva da cromatina (fechada) a cada rodada de 
replicação do DNA. 
A única localidade da cromatina que precisa esta descompactada (aberta) é a parte que será 
transcrita e traduzida. O restante fica inativo por meio dos mecanismos epigenéticos. 
 Lílian Brito, Genética, 2021.1 
 
A imagem acima retrata o processo de diferenciação celular juntamente com o processo de 
ativação e desativação dos genes. 
• Os genes do quadro azul são ativados em células indiferenciadas e por ser indiferenciada 
o gene possui sua expressão elevada. Entretanto ao contato com outras células (que não 
são as indiferenciadas) sua expressão reduz. 
• Os genes do quadro verde são associados com a expressão ara células diferenciadas. 
Aumentam sua expressão quando a célula se compromete com alguma linhagem. 
• Os genes do quadro vermelho são pouco expressos no primeiro momento, por se tratar de 
células indiferenciadas, e tendem a reduzir sua expressão a partir do momento que ela se 
diferencia. 
Os genes chamados alternativos estão muito associados com mecanismos de bloqueio do material 
genético. E para que se consiga aumentar a expressão deles é preciso inibir os genes de bloqueio. 
Os mecanismos de bloqueio reprimem histonas, provocam metilação no DNA, dentre outros 
mecanismos epigenético. 
MECANISMOS EPIGENÉTICOS 
 
São mecanismos utilizados para modular a expressão gênica. E os utilizados para regular a 
expressão dos genes são os 4 da imagem acima. 
OBS: Irá detalhar apenas metilação de citosinas visto que os outros mecanismos foram 
discutidos em aulas passadas. 
METILAÇÃO DE CITOSINAS NO DNA 
A metilação de citosinas é um mecanismo que ocorre diretamente na base nitrogenada. 
• O que é citosina? Se trata de uma base pirimídica composta por um anel aromático, que 
sofre a adição de um grupamento metil. 
 Lílian Brito, Genética, 2021.1 
 
OBS: Nos mamíferos são: DNMT1, DNMT2, DNMT3A, DNMT3B, DNMT3L. 
 
→ A DNA metiltransferases adiciona um grupamento metil no carbono da citosina. 
A imagem ao lado retrata a descrição da fita de DNA com e sem metilação. Não houve alteração 
das bases nitrogenadas. Entretanto a citosina em verde sofreu uma metilação e isso pode mudar 
a forma de expressão do gene (aumentando, reduzindo). Mas a sequência não é alterada. 
• Nos casos de metilação geralmente a expressão é reduzida. 
A metilação de citosinas ocorre em pontos específicos do DNA, regiões chamadas de ilhas CPG, 
região do material genético rica em guanina e citosina. As citosinas e guaninas geralmente são 
encontradas nos promotores gênicos (localizada antes dos genes) ou em regiões intergênicas com 
papel regulatório (introns). 
Nos mamíferos a maior parte dos CPGS (região rica em guanina e citosina) elas estão metiladas 
O que a metilação faz? 
A adição do 
agrupamento 
Metil é feita por 
meio da
Enzima 
Metiltranferase
 Lílian Brito, Genética, 2021.1 
Quando o radical metil é adicionado as citosinas da região promotora em uma região produtora 
de Hb por exemplo. A produção de Hb irá variar a depender do gene, pode aumentar ou inibir a 
transcrição. 
Quando a metilação