Epigenética. Fenómeno Epigenético zQualquer actividade reguladora de genes que não envolve...

Epigenética

Fenómeno Epigenético

Qualquer actividade reguladora de genes que não envolve mudanças na sequência do DNA (código genético) e que pode persistir por uma ou mais gerações

Territórios cromossómicos

Espaços intercromáticos

Territórios cromossómicos eEspaços intercromáticos

O início da epigenética

1990’s Descobertas metilases de DNA em C Metilação representada na maioria dos

animais, vegetais e fungos1993

Stephen Baylin et alMetilação do Gene de Supressão Tumoral p16 numa

variedade de tumores humanosTratamento destas células com agentes

desmetilantes repõe a actividade do gene Extensa metilação em promotores de outros

genes de supressão tumoral

Mecanismos conhecidos de regulação epigenética

Metilação do DNAModificação das Histonas

Metilação Acetilação Fosforilação

Silenciamento do RNA RNA directed DNA methylation Postranscriptional gene silencing RNA interference (RNAi)

ImprintingA Epigenética em Análises Clínicas

Metilação

A 5ª base 5-metil citosina

A metilação inactiva os genes

Metilação do DNA, ilhas CpG

e defesa genómica

Papel da Metilação/desacetilação na repressão do genoma

animação

Mecanismos conhecidos de regulação epigenética

Metilação do DNAModificação das Histonas

Metilação Acetilação Fosforilação

Silenciamento do RNA RNA directed DNA methylation Postranscriptional gene silencing RNA interference (RNAi)

ImprintingA Epigenética em Análises Clínicas

Código das histonas (I)

1993 Alan Wolffe Acetilação das histonas altera o acesso de

outras proteínas ao DNA (abre o cromossoma)Acetilases/Desacetilases formam complexos com

factores de transcrição que ligam/desligam os genes

1998 Adrian Bird et al. Mostrou que as desacetilases podem funcionar

em conjunto com metilases: se a desacetilase for inibida, a metilação não inactiva os genes

Código das histonas (II)2000 Thomas Jenuwein

Identificou uma metilase de histonas, mostrando que actuam sobre o mesmo local das histonas que as acetilases

2001 Tony Kouzarias Metilação de histonas desliga os genes

Metilação da H3 permite a ligação da HP1, o que silencia os genes

Modelos de modificação eu/heterocromática por alteração de histonas

Formation of heterochromatin silences gene expression at telomeres and other regions

Figure 10-55

Silent genes in mating-type control in yeast

Several genes encode proteins that bind specifically to silent loci at yeast telomeres

Figure 10-56

Schematic model of silencing at yeast telomeres

Figure 10-57

Repressors and activators can direct histone deactylation at specific genes

Figure 10-58

Analysis of the acetylation state of histones in chromatin associated with a specific region of the genome

Figure 10-59

Modificações de histonas que regulam a cromatina

Módulos proteicos que modificam as histonas

Mecanismos conhecidos de regulação epigenética

Metilação do DNAModificação das Histonas

Metilação Acetilação Fosforilação

Silenciamento do RNA RNA directed DNA methylation Postranscriptional gene silencing RNA interference (RNAi)

ImprintingA Epigenética em Análises Clínicas

Silenciamento do RNA

-RdDM = RNA directed DNA methylation-PTGS = Post translational gene silencing-RNAi = RNA interference

siRNA= small interfering RNARISC = RNA induced silencing complexCMT = chromomethylaseDNMT= DNA methyltransferaseIR = inverted DNA repeatsSC = single copy genescRdRP= cellular RNA dependent RNA pol

DICER/CAF = RNAse III type enzimes

Epigenética

Metilação do DNAModificação das Histonas

Metilação Acetilação Fosforilação

Silenciamento do RNA RNA directed DNA methylation Postranscriptional gene silencing RNA interference (RNAi)

ImprintingA Epigenética em Análises Clínicas

Imprinting (I)

Marcação permanente dos genes passados por cada um dos progenitores

Fenómeno conhecido há pelo menos 3,000 anos Égua+Burro Mula Cavalo+Burra Machohá efeitos específicos do genero nos cruzamentos

Imprinting (II)

1991 Igf2r H19 Igf2 (activo só se herdado do pai)

2001 Mais de 40 genes com efeito de imprinting

mecdinUBE3Ap53 (gene de supressão tumoral envolvido no

neuroblastoma)peg3igf2... ...

Activos só se herdados da mãe

Prader-willi e Angelman syndromes

Afectam o desenvolvimento embrionário

Imprinting (III)

Metilação está habitualmente envolvida quer activando quer inactivando os genes

Genes imprinted estão presentes em clusters Ex:

H19/Igf2 (11p15.5)

DKK1/GTL2 (14q32)

Um dos genes origina 1 proteína o outro RNA não traduzido (cerca de 25% dos genes imprinted não originam proteínas)

Os genes são separados por ilhas CpG as quais são locais de ligação de CTCF, formando uma fronteira cromossómica

Imprinting (IV)

Implicações do imprintig

Necessidade de: Remover as marcas de imprinting cedo

na gametogénese Criar novas marcas de imprinting

durante a gametogénese

A epigenética em análises clínicas(I)

Bibliografia crescente implicando epigenética em patologias (ex: tumores)

Loss of genomic methylation causes p53-dependent apoptosis and epigenetic deregulation Eric Lander, Rudolf Jaenisch Nature Genetics, vol 27, January 2001

Cancer epigenetics comes of age. Jones PA, Laird PW. Nat Genet. 1999 Feb;21(2):163-7.PMID: 9988266; UI: 99140765

DNA methylation in health and disease.Robertson KD, Wolffe AP Nature Reviews Genetics. 2000 October, Vol.1:11-19

DNA methylation. Singal R, Ginder GD. Blood. 1999 Jun 15;93(12):4059-70. PMID: 10361102; UI: 99290759

DNA methylation: past, present and future directions. Robertson KD, Jones PA. Carcinogenesis. 2000 Mar;21(3):461-7. PMID: 10688866; UI: 20156136

Current Topics in Microbiology and Immunology. Vol. 249: DNA Methylation and Cancer edited P. A. Jones, P. K. Vogt Springer-Verlag (2000) pp. 170.

Behind the Scenes of Gene Expression Elizabeth Pennisi, Science Aug 10 2001: 1064-1067

A epigenética em análises clínicas(II)

Patologias com envolvimento da Epigenética Sindroma do X frágil Sindroma de Rett Sindroma ICF (Imunodeficiencias,Instabilidade

centromérica e Anomalias Faciais) (Mutações na DNA metiltransferase 3B (DNMT3B))

Genes de supressão tumoral em tumores Deficiencias de imprinting genético Envelhecimento Doenças cardiacas

A epigenética em análises clínicas(III)

A epigenética em análises clínicas (IV)

Epigenomics Detecção do padrão de metilação (human

epigenome)Sangano Biosciences

Drogas para alterar o padrão de metilaçãoProdutos em teste

Clinical trials para tratar leucemias com agentes que removem grupos metilo (activam os genes de supressão tumoral)

Clinical trials para drogas que removem a acetilação das histonas

Mutações na DMT3B em doentes com síndroma ICF

O síndroma do X frágil

Mutações no gene MECP2 em doentes com Síndroma de Rett