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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 e
Espaços intercromáticos
O início da epigenética
1990’s
Descobertas metilases de DNA em C
Metilação representada na maioria dos animais,
vegetais e fungos
1993
Stephen Baylin et al
Metilação do Gene de Supressão Tumoral p16 numa
variedade de tumores humanos
Tratamento 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 DNA
Modificação das Histonas
Metilação
Acetilação
Fosforilação
Silenciamento do RNA
RNA directed DNA methylation
Postranscriptional gene silencing
RNA interference (RNAi)
Imprinting
A 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 DNA
Modificação das Histonas
Metilação
Acetilação
Fosforilação
Silenciamento do RNA
RNA directed DNA methylation
Postranscriptional gene silencing
RNA interference (RNAi)
Imprinting
A 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
Silent genes in mating-type control in yeast
Figure 10-55
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 DNA
Modificação das Histonas
Metilação
Acetilação
Fosforilação
Silenciamento do RNA
RNA directed DNA methylation
Postranscriptional gene silencing
RNA interference (RNAi)
Imprinting
A Epigenética em Análises Clínicas
Silenciamento do RNA
-RdDM = RNA directed DNA methylation
-PTGS = Post translational gene silencing
-RNAi = RNA interference
siRNA= small interfering RNA
RISC = RNA induced silencing complex
CMT = chromomethylase
DNMT= DNA methyltransferase
IR = inverted DNA repeats
SC = single copy genes
cRdRP= cellular RNA dependent RNA pol
DICER/CAF = RNAse III type enzimes
Epigenética
Metilação do DNA
Modificação das Histonas
Metilação
Acetilação
Fosforilação
Silenciamento do RNA
RNA directed DNA methylation
Postranscriptional gene silencing
RNA interference (RNAi)
Imprinting
A 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  Macho
há efeitos específicos do
genero nos cruzamentos
Imprinting (II)
1991
Igf2r
H19 Activos só se herdados da mãe
Igf2 (activo só se herdado do pai)
2001
Mais de 40 genes com efeito de imprinting
mecdin
UBE3A Prader-willi e Angelman syndromes
p53 (gene de supressão tumoral envolvido no neuroblastoma)
peg3
Afectam o desenvolvimento embrionário
igf2
... ...
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 metilação
Produtos 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