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EPIGENTICA E CNCER Roberta H. Lahude Thayse A. Crestani

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O QUE SO FENMENOS EPIGENTICOS? So alteraes na mudana de expresso de um gene sem modificaes na seqncia de bases do DNA.

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DNA METILAO ONDE OS PROCESSOS EPIGENTICOS OCORREM? DNA METILAO ACETILAO HISTONAS METILAO

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dinucleotdeos CpG - Os dinucleotdeos CpG so uma unio de uma citosina a uma guanina por uma ligao fosfodister na mesma fita de DNA. -A metilao do DNA ocorre normalmente em cerca de 70 a 80% dos stios CpG, sendo que essa porcentagem aumenta com o envelhecimento. METILAO DO DNA

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Como ocorre: - Adio de grupo metil na posio 5 da citosina na molcula de DNA - Doador: S-adenosilmetionina - Catalisador: DNA-metiltransferases (vrios tipos e isoformas ex:metiltransferase de manuteno) METILAO DO DNA

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O resultado da metilao do DNA: o silenciamento dos genes atravs da inibio direta ou indireta da ligao dos fatores de transcrio devido ao processo de metilao que estes sofreram. METILAO DO DNA

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Funo: - essencial para o desenvolvimento normal - Tem ao : 1. no controle da expresso gnica 2. na integridade cromossmica 3. nos eventos de recombinao.

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METILAO DO DNA A metilao pode ocorrer em 2 regies ricas em dinucleotdeos CpG distintas: Ilhas CpG Regies intergnicas (regies no codificadoras)

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METILAO DO DNA Ilhas CpG: - so regies com alta frequncia do dinucleotdeo CpG. - normalmente presentes nas regies promotoras em 60% dos genes - encontram-se protegidas da metilao - podem se tornar suscetveis

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A funo normal da clula depende de um equilbrio entre os dois eventos: Ilhas CpG: hipometiladas Regies intergnicas: hipermetiladas HIPOMETILAO X HIPERMETILAO

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Levam a uma variedade de cnceres por alterar a expresso de genes crticos. 2 padres de metilao distintos: - hipometilao generalizada do genoma - hipermetilao que se apresenta a reas localizadas dentro da regio promotora de genes, as ilhas CpG. METILAO DO DNA E CARCINOGNESE

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Hipermetilao de ilhas CpG: silenciamento de genes supressores tumorais e genes de reparo

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Causas da metilao aumentada (durante envelhecimento e carcinognese): -Processo casual que resulta de erros durante a duplicao do DNA. -Erros de pareamento, reconhecidos pelas DNA metiltransferases que provem a hipermetilao. - Exposio a agentes como: radiao, fumo, nquel e outros agentes qumicos diversos. HIPERMETILAO DAS ILHAS CpGs.

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METILAO DO DNA E CARCINOGNESE Hipometilao global: instabilidade cromossmica e ativao de oncogenes

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METILAO DO DNA E CNCER

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exemplo da metilao exagerada das ilhas CpGs do gene do RB. Ocasiona um silenciamento transcricional levando ao aparecimento do tumor. RETINOBLASTOMA

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Ocorre a desaminao da 5-metilcitosina em timina, originando mutao pontual, podendo alterar a funo dos oncogenes e dos genes supressores tumorais. Podem ocorrer devido aos padres de metilaes alterados que afetam indiretamente a atividade gnica. PONTOS QUENTES DE MUTAO

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O silenciamento dos genes atravs de fenmenos epigenticos nem sempre acarreta problemas.Exemplos de eventos em que isso ocorre: 1. Regulao da expresso gnica: - Inativao do X - Imprinting genmico 2.Proteo do genoma contra invaso de seqncias de fora do organismo, por exemplo DNA viral Processos neoplsicos CONSEQNCIAS DOS PROCESSOS EPIGENTICOS

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IMPRINTING Somente um dos 2 alelos parentais herdados normalmente expresso Expresso monoallica devido a padro de metilao Processo natural

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Genes IGF2 e H19 Cromossomo 11p15.5 Domnio genmico regulado por metilao IGF2-cadeia de 67 aminocidos com homologia insulina - alteraes metablicas e promoo do crescimento - normal-somente alelo paterno expresso H19-ligado ao IGF2; RNA com ao supressora tumoral(provvel) - alelo materno

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METILAO NORMAL D M R

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Genes IGF2 e H19 Ativao anormal do alelo normalmente inativo em IGF2 e /ou Silenciamento do alelo normalmente expresso em H19 Interligados Alteraes do padro normal

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CONSEQUNCIAS Perda da heterozigose de um dos genes (geralmente IGF2) que leva a sua expresso modificada pode levar ao mesmo resultado no outro gene. Ativao de um fator de crescimento + silenciamento de um supressor tumoral PROLIFERAO DESCONTROLADA

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HISTONAS Determinam grau de condensao da cromatina Interao entre elas grupamentos adicionados Eventos epigenticos: -Acetilao -Metilao -Fosforilao -Ubiquitinao -Ribosilao

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Processos Epigenticos

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ACETILAO DAS HISTONAS Controlada pelas acetiltransferases (HATs) e desacetilases (HDACs) Desacetilao:condensa a cromatina, impede a transcrio Acetilao:abre a cromatina,ativa transcrio. Ativao de vrios genes inibitrios do crescimento tumoral

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METILAO DAS HISTONAS Efeito depende da histona e do aminocido metilados: -metilao da histona 3 na lisina 9 facilitam a meti lao do DNA e o silenciamento do gene. -metilao da histona 3 na lisina 4 abre a cromatina, ativando a transcrio.

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DNA + HISTONAS Interao entre efeitos epigenticos dos dois nveis Modificao da expresso gnica

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Inibidores de HDACs Usados para o aumento da expresso de genes aberrantemente silenciados Provocam acmulo de histonas acetiladas Diminuem proliferao celular maligna(parada do ciclo em G1 ou G2),e/ou Aumentam grau de diferenciao,e/ou Aumentam apoptose de clulas malignas

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Mtodos de anlise dos Processos Epigenticos Enzimas de restrio sensveis metilao + PCR PCR-metilao especfica (MS-PCR) Seqenciamento

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Mtodos de anlise dos Processos Epigenticos Materias utilizados: urina, saliva, sangue, escovados, fragmentos de bipsias

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Enzimas de restrio sensveis metilao Metilao diferencial Endonuclease HpaII- cliva o DNA no stio CCGG quando a citosina interna no est metilada Endonuclease MspI- cliva o DNA no stio CCGG na presena ou ausncia de metilao PCR: amplificao de uma banda especfica no DNA digerido com HpaII e ausncia de amplificao no DNA digerido com MspI.

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MS - PCR Deteco do padro de metilao das ilhas CpG Tratamento do DNA com bissulfito de sdio Converso de citosinas no metiladas em uracil

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MS - PCR DNA isolado de carcinoma prosttico (C) e hiperplasia benigna prosttica (B) Gene GSTP1-hipermetilao em mais de 90% dos CA prostticos Ausncia de metilao em tumores benignos -Azul:metilado -Verde:desmetilado

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SEQENCIAMENTO

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IMPLICAES CLNICAS Todo processo epigentico tem potencial de ser revertido Marcador molecular para diagnstico precoce do cncer -no-invasivo Desenvolvimento de novos agentes teraputicos-inibir metilao -5-azacitidina e 2-desoxi-5azacitidina(uso experimental) :inibidores da DNA-metiltransferase -menos txicos em modelos pr-clnicos -sinrgicos aos desacetilantes de histonas -porm no especficos -efeitos colaterais:trombo e neutropenia Combinao de drogas novas com as convencionais

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IMPLICAES CLNICAS Drogas j utilizadas para outros fins revertem metilao cido valprico(anticonvulsivante) Vitamina B3 Inibem algumas HDACs

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IMPLICAES CLNICAS Dieta Deficincia de folato e vitamina B12: induz metilao Dieta pode causar acmulo de fnomenos epigenticos Importante na teraputica,quando associada a drogas

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A estratgica epigentica, acordando genes silenciados, uma das maneiras existentes que proporciona a chance das clulas malignas se regenerarem, se diferenciarem, se tornarem maduras e pertencerem novamente comunidade do organismo saudvel CONCLUSO