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EPIGENÉTICA
Fernanda [email protected]
Laboratório de Ontogenia e EpigenéticaDepartamento de Farmacologia - UNIFESP
EspecialGenética 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
H3K9trimetiladaH3K27trimetilada
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 H3Os que interpretam as marcas – PRC1Ex.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 regionNDR- 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 XEste 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 imprintingCTCF- 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
Infinium
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)
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DNA
Bissulfito
Amplificação da sequencia alvo
HRM
Equipamento de PCR em tempo real
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Obrigada pela atenção!!!!!!
OBS. Precisa-se de alguém que entenda de bioinformática no lab de Ontogenia e Epigenética da UNIFESP
