Mecanismos epigeneticos da regulacao genica

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Mecanismos epigeneticos da regulacao genica
Alteracao da expressao genica sem alteracoes na
sequencia de DNA
alteracoes epigeneticas que afetam propriedades
de pigmentacao
permanecem apos a meiose x nao permanecem apos a
meiose
Mudancas epigeneneticas tipicas das plantas
tiipicamente apagadas na meiose
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PGTS (post-transcriptional gene silencing
mechanisms) primeiramente descoberto em plantas
Primeiro gene regulatorio para PGTS foi
descoberto em Neurospora
PGTS um poderoso meio para manipular a expressao
em sistemas animaisRNAi
PGTS mais conhecido em Drosophila e levedura
(Saccharomyces)
Plantas usam as mudancas epigeneticas para se
adaptar a mudancas genomicas ou
ambientaisflexibilidade
Essa flexibilidade provavel bae para a
reprogramacao dos estagios de desenvol- vimento
que permitem uma celula somatica a ser propagada
e regenerada em uma planta
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(No Transcript)
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Mecanismo epigenetico 1 imprinting
Imprinting a expressao de certos alelos edifere
dependendo da origem do gameta Exs mamiferos,
fungos e plantas
endosperma triploide de sementes milho
exigem a transmissao paterna para garantir o
desenvolvimento do endosperma
alelos r (red)
bom nivel de expressao quando transmitito pelo
ovulo cor solida da semente
baixo nivel de expressao quando transmitido pelo
polem cor variegada
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Mecanismo epigenetico 2 paramutacao
Interacao alelica a expressao de um alelo em um
heterozigoto e alterada na presenca de outro
herdavel atraves da meiose
Alelo B(booster) B-I pigmentacao forte B
pigmentacao fraca
B-I mesmo gene heterozigot transmite somente o
alelo B B transcricao 10-20 vezes menor
Alelo Pl forte pigmentacao das anteras Pl
cor variegada
PI e P mesmo gene heterozigoto transmite
somente o alelo P
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Mecanismo epigenetico 3 silenciamento
Deteccao plantas trangenicas Arabidopsis,
Petunia e tabaco
Repeticao da presenca de genes silenciamento
de outras sequencias
Silenciamento em cis silenciamento em trans
Estrutura ou organizacao do cromossoma como causa
do silenciamento
Petunia mutata sem cor introducao gene A1 do
milho copia simples pigmentada
Mas, uma unica copia A1 transcricao silenciada
perda do pigmento variegado o gene silenciado
gene silenciado A1 pode induzir silenciamento
epigenetico de outro gene A1 novo, somente quando
esse gene A1 expresso e inserido proximo do
primeiro.
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Mecanismo epigenetico 4 co-supressao
Transgene pode induzir o silenciamento de um gene
endogeno e homologofig.7.54
Experiencia da sobre-expressao da chalcone sintase
Co-supressao nao leva a uma mudanca herdavel
geneticamente atividade endogena e
restabelecida quando ocorre a segregacao do
transgene
Silenciamento de viroides enxerto de planta
contaminada por um virus em outra planta
contaminada com outro virus silenciamento de
outro virus transmissao do sinal por toda a
planta efeito a nivel postranscripcional.
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Mecanismos da variacao epigenetica metilacao do
DNA
Mudancas no posicionamento do nucleossoma Mudancas
no empacotamento dos nucleossomas Modificacoes
covalente do nucleossoma Metilacao mecanismo
mais connhecido
DNA-metil transferase preferencia pelo motivo
CpG ou Cp
Metilacao mecanismos para garantir a heranca
mitotica ou meiotica de padroes especifico de
metilacao.
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TGA (transcriptional gene silencing) pela
metilacao afeta a transcricao
ddm1 afeta o reconhecimento da metilacao
met1 afeta a metilacao
mom1 TGS independente da metilacao
PTGA (post-transcriptional gene silencing) pela
metilacao nao afeta a transcricao
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Eventos epigeneticos na poliploidizacao (70
angiosperma 95 pteridofitas)
Diferencas no numero de cormossomas ou
organizaao
Hibrido F1
Duplicacao genica
Inicio da formacao de um poliploide choque
Duplicacao genica
- silenciamento genes duplicados - reduzir
infidelidade cromossomal
Autopoliploide
Alopoliploide
Autopoliploidia oportunidade para alterar a
expressao genica (silenciamento), e criar um
tampao contra o efeito de mutacoes deleterias
Vantagens dos alopoliploides manter a natureza
hibrida indefinidamente


Mudancas durante o estabelecimento da um
autopoliploide eliminacao de sequencias de DNA,
expansao heterocromatina, rnslocacao reciproca de
segmentos de cromossomas ajudam diferenciar os
cromossomas homologos dos homeologos
Silenciamento nos alopoliploides metilacao uso
do aza-dC
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Modelo explicativo do silenciamento em poliploides
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Causas potencias da origem da variabilidade em
poliploides
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DNA metilado proteinas ligantes ao DNA metilado
enzimas modificadoras das histonas
fatores remodeladores da cromatina
formacao da heterocromatina
Mecanismo da paramutacao
Mecanismo 2
Mecanismo 1
Promotor 1
Promotor 2
RNA aberrante
Interacao dos cromossomas Transferencia
direta de elementos da
cromatina
Sinal difusivel RNA
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Citosinas metiladas podem ser mantidas na
replicacao
Mutantes com alteracoes no mecanismo epigenetico
da regulacao genica
Milho mop1 mediator of paramutation 1 bloqueia
a paramutacao do gene B e de outros pigmentos
Arabidopsis o caso dos genes PAI sintese
triptofano so 2genes, em 2 cromos.
ambos genes PAI tornam-se entao metilados
Introducao de novos genes PAI nao metilados
tornam-se metilados
PAI Phosphoribosilanathranilate isomerase
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Estrategia de selecao de mutacoes que afetam as
mudancas epigeneticas em PAI
Planta transgenica utilizado na selecao genetica
10 mutante isolado
20 mutante isolado
Met1 e CMT3 codificam para duas diferentes
metil-transferases deDNA
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Selecao de mutacoes que afetam o controle das
alteracoes epigeneticas
ddm1 mutacao no gene (SNW/SNF2) para o fator de
remodelacao da cromatina
Mamiferos mudancas na estrutura da cromatina
devem anteceder a metilacao
Sem fenotipo visivel autofecundacao progenia
anormaldesestabilizacao da programacao
epigenetica
paradoxo? reduzido nivel de metilacao nova
metilacao e silenciamento de genes que sao
normalmente expressos e nao metilados
(SUPERMAN) flores anormais
Plantas antisenso para MET1 reducao em 30 no
nivel de metilacao
Problema para a obtencao de plantas transgenicas
- subito silenciamento do transgenes
1a defesa para superar este problema selecionar
planta transgenica com copia unica
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RNAi (siRNA) RNA de interferencia
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Genes do florescimento precoce genes
silenciadores epigeneticos ou repressores
epigeneticos
Genes do florescimento precoce genes de
proteinas associadas a cromatina
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Mutantes tfl2, emf, florescem precocemente,
florescem sob DC, flor terminal, proteinas de
reserva da semente sao expressas antes
35STFL1
35SEMF1 DL
35SEMF1 DC
duas folhas caulinares flor terminal (2
siliquas) novo broto terminal
4 sepalas nova influorescencia
flores e brotos originados na mesma regiao
Importancia da remodelagem da cromatina no
controle da expressao genica e dos processos de
desenvolvimento
Pouco compeendido como esses fatores de
remodelagem da cromatina funcionam em plantas
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Fatores epigeneticos controlando o
desenvolvimento da semente
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Box 1. A guide to 2125nt RNAs. Short interfering
(si)RNA Double stranded with 3 overhangs of two
nucleotides Perfectly complementary to target
RNA Directs endonucleolytic cleavage Precursor Pe
rfect or nearly perfect RNA duplex Chromosomal or
cytoplasmic 25 base pairs in length Micro
(mi)RNA Single stranded Partially complementary
to target RNA Unknown mechanism of action Often
conserved between species or even across
phyla Precursor Bulged, partially
double-stranded RNA Chromosomal (IGR) 70
nucleotides in length Short temporal
(st)RNA Single stranded Partially complementary
to target RNA Inhibits translation
initiation Highly conserved between species and
across phyla Precursor Bulged, partially
double-stranded RNA Chromosomal (IGR) 70
nucleotides in length
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)