Aula Teуrica Nє 6

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Aula Teórica Nº 6

• Epigenética

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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

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Territórios cromossómicos
4
Espaços intercromáticos
5
Territórios cromossómicos eEspaços
intercromáticos
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O início da epigenética

• 1990s
• 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

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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

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Metilação

• A 5ª base 5-metil citosina

9
A metilação inactiva os genes
10
Metilação do DNA, ilhas CpG e defesa genómica
11
Papel da Metilação/desacetilação na repressão do
genoma
animação
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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

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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

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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

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Modelos de modificação eu/heterocromática por
alteração de histonas
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Formation of heterochromatin silences gene
expression at telomeres and other regions
Silent genes in mating-type control in yeast
Figure 10-55
17
Several genes encode proteins that bind
specifically to silent loci at yeast telomeres
Figure 10-56
18
Schematic model of silencing at yeast telomeres
Figure 10-57
19
Repressors and activators can direct histone
deactylation at specific genes
Figure 10-58
20
Analysis of the acetylation state of histones in
chromatin associated with a specific region of
the genome
Figure 10-59
21
Modificações de histonas que regulam a cromatina
22
Módulos proteicos que modificam as histonas
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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

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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

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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

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Imprinting (I)

• Marcação permanente dos genes passados por cada
  um dos progenitores
• Fenómeno conhecido há pelo menos 3,000 anos
• ÉguaBurro ? Mula
• CavaloBurra ? Macho
• ?há efeitos específicos do
• genero nos cruzamentos

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Imprinting (II)

• 1991
• Igf2r
• H19
• Igf2 (activo só se herdado do pai)
• 2001
• Mais de 40 genes com efeito de imprinting
• mecdin
• UBE3A
• p53 (gene de supressão tumoral envolvido no
  neuroblastoma)
• peg3
• igf2
• ... ...

Activos só se herdados da mãe
Prader-willi e Angelman syndromes
Afectam o desenvolvimento embrionário
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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

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Imprinting (IV)
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Implicações do imprintig

• Necessidade de
• Remover as marcas de imprinting cedo na
  gametogénese
• Criar novas marcas de imprinting durante a
  gametogénese

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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 Feb21(2)163-7.PMID
  9988266 UI 99140765
• DNA methylation in health and disease.Robertson
  KD, Wolffe AP Nature Reviews Genetics. 2000
  October, Vol.111-19
• DNA methylation. Singal R, Ginder GD. Blood. 1999
  Jun 1593(12)4059-70. PMID 10361102 UI
  99290759
• DNA methylation past, present and future
  directions. Robertson KD, Jones PA.
  Carcinogenesis. 2000 Mar21(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

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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

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A epigenética em análises clínicas(III)
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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

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Mutações na DMT3B em doentes com síndroma ICF
36
O síndroma do X frágil
37
Mutações no gene MECP2 em doentes com Síndroma
de Rett
38
(No Transcript)