EPIGENÉTICA. Fernanda Molognoni Laboratório de Ontogenia e Epigenética Departamento de Farmacologia - UNIFESP

Transcrição

1 EPIGENÉTICA Fernanda Molognoni Laboratório de Ontogenia e Epigenética Departamento de Farmacologia - UNIFESP

2 Especial Genética não é espelho

3 Definição de Epigenética Epigenética consiste no estudo das mudanças hereditárias na expressão gênica que independem de mudanças na sequência primária do DNA. Informação armazenada Cromatina Informação organizada EXPRESSÃO GÊNICA

4 Mecanismos epigenéticos * Metilação de DNA * Modificações pós-traducionais em histonas * Posicionamento de nucleossomos * MicroRNAs EPIGENOMA

5 Importância Fisiológica Regulação gênica Desenvolvimento Expressão tecido-específica Inativação do cromossomo X Imprinting genômico Manutenção da integridade Feinberg & Tycho, 2004

6 Metilação de DNA Citosina SAM SAH 5- metilcitosina ***Em mamíferos acontece no contexto CpG

7 CpG metilado INIBIÇÃO DA TRANSCRIÇÃO TF

8 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

9 Cromatina

10 Modificações pós-traducionais em histonas

11 MARCAS DE ATIVAÇÃO H3K4trimetilada (me3) Acetilação MARCAS DE INIBIÇÃO H3K9trimetilada (me3) H3K27trimetilada Molecular biology of the cell. 4ª Ed. Alberts, B. et al

12 Acetilação de histonas J. bras. pneumol. vol.35 no.12 São Paulo Dec. 2009

13 H3K4trimetilada tb pode ser representada pelo sinal verde!!! H3K9trimetilada H3K27trimetilada Adaptado de Anton Eberharter & Peter B. Becker, 2002

14 Grupo Polycomb (PcG) 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.

15 Sparmann & van Lohuizen, 2006

16 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

17 Alea A. Mills 2010

18 Posicionamento de nucleossomos NFR NFR nucleossome free region NDR- nucleossome depleted regions NFR NFR

19 NFR NFR Adaptado de Jones & Baylin, 2011

20 SWI/SNF Scherem et al., 2002

21 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.

22 Esquela-Kerscher & Slack 2006

23 MicroRNAs

24 Importância Fisiológica Desenvolvimento Inativação do cromossomo X Imprinting genômico Manutenção da integridade Feinberg & Tycho, 2004

25 Embrião e células somáticas Reik 2007 Células germinativas

26 Importância Fisiológica Desenvolvimento Inativação do cromossomo X Imprinting genômico Manutenção da integridade Feinberg & Tycho, 2004

27 Inativação do cromossomo X Em mamíferos, um dos cromossomos X da fêmeas é inativado de maneira aleatória durante a embriogênese.

28 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

29 Participação do grupo PRC2 na inativação do cromossomo X 2 X ativos (blastocisto, epiblasto) Xi Modificado de Jeannie T Lee 2011

30 Importância Fisiológica Desenvolvimento Inativação do cromossomo X Imprinting genômico Manutenção da integridade Feinberg & Tycho, 2004

31 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

32 meiose metilação de DNA Células somáticas dos filhotes Alberts et al, Molecular Biology of the Cell, 4th edition **Alelo vindo da mãe é expresso

33 Wolf Reik & Jörn Walter 2001

34 ICR ICR Centro de controle de imprinting CTCF- Insulator protein (proteína de isolamento) Ideraabdullah et al., 2008

35 Participação em Doenças Câncer Doenças auto-imunes Desordens psiquiátricas (ex. Esquizofrenia, Autismo) Síndromes (ex. Síndrome de Rett, Prader Willi)

36 Genes supressores de tumor NORMAL CÂNCER CpG island shore Ilha de CpG Corpo gênico NORMAL CÂNCER Seqs repetitivas Elementos transponíveis Rodríquez-Paredes & Esteller, 2011

37 Esteller

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39 Sparmann & van Lohuizen, 2006

40 Drogas epigenéticas Rodríquez-Paredes & Esteller, 2011

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42 Técnicas para a análise da metilação de DNA

43 Análise da metilação de DNA Sequência- específica MSP COBRA Ms-SNuPE Sequenciamento Pirosequenciamento Plataforma Illumina HRM Infiniu m GoldenGate

44 Tratamento do DNA com bissulfito de Sódio Citosina não metilada

45 Sequenciamento do DNA tratado com bissulfito de sódio

46 Chan et al. Oncogenomics 2003

47 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

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50 Plataforma Illumina Infinium Análise em larga escala Cobre CpGs e genes

51 Análise das modificações em histonas

52 Imunoprecipitação de cromatina - ChIP Ex.Anti- H3K4me3

53 ChIP on chip Imunoprecipitação da cromatina seguida de microarray Schones and Zhao Nature Reviews Genetics

54 Artigos interessantes

55 Receptor de Glicocorticóide no hipocampo mães cuidadoras

56 Análise da metilação de DNA na região reguladora do receptor de glicocorticóide

57 Troca de mães e filhotes reverte a metilação

58 Aumento da acetilação e da ligação de NGFI-A na região reguladora nos filhotes de mães cuidadoras

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60 Especial Genética não é espelho

61 Diferenças na metilação de DNA e acetilação de histonas aumentam ou aparecem com a idade

62 Obrigada pela atenção!!!!!! OBS. Precisa-se de alguém que entenda de bioinformática no lab de Ontogenia e Epigenética da UNIFESP