Controle epigen

1
Controle epigenético da expressão gênica em
plantas
Alteração da expressão gênica sem alterações na
sequência de DNA
Caso clássico Alterações epigenéticas que afetam
propriedades de pigmentação
Duas possibilidades permanecem após a meiose x
não permanecem após a meiose
Mudancas epigenenéticas típicas das plantas
normalmente transmitidas na meiose
2
Mecanismos da variação epigenética Metilação do
DNA
Mudanças no posicionamento do nucleossoma Mudanças
no empacotamento dos nucleossomas
Modificações covalentes do nucleossoma Metilação
mecanismo mais connhecido
DNA-metil transferase preferência pelo motivo
CpG ou Cp
Metilação mecanismos para garantir a heranca
mitótica ou meiótica de padrões específicos de
metilação.
3
1) ATPase tipo SNF2 (Lsh) aflouxa os contatos
entre o DNA e as histonas
2) Metiltransf. da histona (Suv39H1) metila Lys
hist. (estrela) Configuração da cromatina
permissível à metilação
3) Targeting factor reconhece a sequência a ser
metilada, e traz consigo os fatores para a
metilação DNMT1 citosina-5-metil
transferase HDAC desacetilase da histona MeCP2
proteína de ligação ao DNA metilado
4) Sin3a HDAC desacetilação das
histonas resultando em sua condensação
4
Metilação e repressão transcricional
5
Mecanismo epigenético 1 Imprinting
Imprinting a expressão de certos alelos difere
dependendo da origem do gameta Exs mamiferos,
fungos e plantas
Ex pigmentação da semente de milho alelos r
(red)
Bom nível de expressão quando transmitido pelo
óvulo cor sólida da semente
Baixo nível de expressão quando transmitido pelo
pólem cor variegada
Diferenças fenotípicas não depende da dosagem do
gene R mas sim de mudanças epigenéticas que são
macho-específicas
6
Imprinting sementes mudanças epigenéticas
relacionadas a dosagem gênica e ligadas ao sexo
Maternalização redução da metilação
7
Fatores epigenéticos controlando o
desenvolvimento da semente
8
Mecanismo do imprinting (ratos)
Dois genes reciprocamente sofrendo imprinting 90
kb distância Igf2 fator cresc. fetal H19 RNA
sem prot.
DMD differentially methylated domain -gt
silenciador papel no desliga expressão H19 e
IGF2
?
9
Mecanismo epigenético 2 Paramutação
Interação alélica a expressão de um alelo em um
heterozigoto é alterada na presenca de outro
herdável através da meiose
Alelo B(booster) B-I pigmentacao forte B
pigmentacao fraca
B-I mesmo gene heterozigoto transmite somente
o alelo B B transcrição 10-20 vezes menor
Alelo Pl forte pigmentação das anteras Pl
cor variegada
PI e P mesmo gene heterozigoto transmite
somente o alelo P
10
DNA metilado proteínas ligam-se ao DNA metilado

Mecanismo da paramutação
Mecanismo 2
Mecanismo 1
Interação dos cromossomas
Sinal difusivel RNA
11
Citosinas metiladas podem ser mantidas na
replicação
Mutantes com alterações no mecanismo epigenético
da regulação gênica
Milho mop1 mediator of paramutation 1 bloqueia
a paramutação do gene B e de outros pigmentos
ambos genes PAI tornam-se então metilados
12
Estratégia de seleção de mutações que afetam as
mudancas epigenéticas em PAI
Planta transgênica utilizado na seleção genética
10 mutante isolado
20 mutante isolado
Met1 e CMT3 codificam para duas diferentes
metil-transferases deDNA
13
Mecanismo epigenético 3 Silenciamento
Detecção plantas trangênicas Arabidopsis,
Petunia e tabaco
Repetição da presença de genes silenciamento
de outras sequências
Estrutura ou organização do cromossoma como causa
do silenciamento
Petunia mutata sem cor (sem o gene A1)
Introdução gene A1 do milho cópia simples Flor
torna-se pigmentada
Adição da segunda cópia de A1 transcrição
silenciada herdável geneticamente
Variegação Silenciamento da segunda cópia
Gene silenciado A1 pode induzir silenciamento
epigenético de outro gene A1 novo, somente quando
esse gene A1 expresso é inserido próximo do
primeiro.
14
Mecanismos TGA (transcriptional gene silencing)
pela metilação
ddm1 afeta o reconhecimento da metilação
met1 afeta a metilação
mom1 TGS independente da metilação
PTGA (post-transcriptional gene silencing) pela
metilação não afeta a transcrição
15
Mecanismo epigenético 3 Silenciamento
Co-supressão
Transgene pode induzir o silenciamento de um gene
endógeno e homólogo
Silenciamento não-herdável
Experiência da sobre-expressão da chalcone sintase
Co-supressão não herdável geneticamente
atividade endógena é restabelecida quando ocorre
a segregação do transgene
Silenciamento de viróides enxerto de planta
contaminada por um vírus em outra planta
contaminada com outro vírus.
16
Eventos epigenéticos na poliploidização (70
angiosperma 95 pteridófitas)
Diferencas no número de cormossomas ou
organização
Inicio da formação de um poliplóide choque
Autopoliploide
Autopoliploidia oportunidade para alterar a
expressão gênica (silenciamento), e criar um
tampão contra o efeito de mutações deletérias
Vantagens dos alopoliplóides manter a natureza
híbrida indefinidamente


Mudanças durante o estabelecimento da um
autopoliplóide eliminação de sequências de DNA,
expansão heterocromatina,
translocacao recíproca de segmentos de
cromossomas ajudam diferenciar os cromossomas
homólogos dos homeologos
Silenciamento nos alopoliplóides metilação uso
do aza-dC
17
Modelo explicativo do silenciamento em poliplóides
18
Causas potencias da origem da variabilidade em
poliplóides
19
Seleção de mutações que afetam o controle das
alterações epigenéticas
ddm1 mutação no gene (SNW/SNF2) fator de
remodelação da cromatina
Mamíferos mudanças na estrutura da cromatina
devem anteceder a metilação
Sem fenótipo visível autofecundação
reduzido nível de metilação nova metilação e
silenciamento de genes que são normalmente
expressos e não metilados (SUPERMAN) flores
anormais
Paradoxo?
Plantas antisenso para MET1 redução em 30 no
nível de metilação
Problema para a obtenção de plantas transgênicas
- súbito silenciamento do transgenes
1a defesa para superar este problema selecionar
planta transgênica com cópia unica
20
Genes do florescimento precoce genes
silenciadores mecanismos epigéneticos no
controle do florescimento (repressores
epigeneticos)
Genes do florescimento precoce genes de
proteinas associadas a cromatina
21
Mutantes tfl2, emf 1) florescem precocemente,
2) florescem sob DC, flor terminal,
3) proteínas de reserva da semente são expressas
antes
35STFL1
35SEMF1 DL
35SEMF1 DC
duas folhas caulinares flor terminal (2
silíquas) novo broto terminal
4 sépalas nova influorescência
flores e brotos originados na mesma regiao
Importância da remodelagem da cromatina no
controle da expressão gênica e dos processos de
desenvolvimento
Pouco compeendido como esses fatores de
remodelagem da cromatina funcionam em plantas
22
(No Transcript)
23
PGTS (post-transcriptional gene
silencing)primeiramente descoberto em plantas
Primeiro gene regulatório para PGTS foi
descoberto em Neurospora
Mediado por moléculas de RNA pequenas (lt70
nucleotídeos)
PGTS um poderoso meio para manipular a expressao
em sistemas animaisRNAi
PGTS mais conhecido em Drosophila e levedura
(Saccharomyces)
Plantas usam as mudancas epigenéticas para se
adaptar a mudancas genômicas ou
ambientaisflexibilidade
Flexibilidade reprogramação dos estágios de
desenvolvimento
Funções 1) proteção contra efeitos deletérios da
transposição de transposons
2) Resistência contra viroses (Produzem dsRNA)
24
RNAi (siRNA) RNA de interferencia
25
(No Transcript)
26
(No Transcript)
27
Mecanismos pelos quais os microRNAs promovem o
silenciamento
28
(No Transcript)
29
(No Transcript)
30
(No Transcript)
31
Locus de controle do cruzamento sexual em S.
pombe (mat2P)
Metilação da histona
Recrutamento criação de um sítio de nucleação
da heterocromatina
Difusão do processo de diferenciação da
heterocromatina Silenciamento do locus mat2P
32
(No Transcript)
33
61 alvos potenciais 41 são fatores
transcricionais
34
(No Transcript)
35
Efeito da proteína HC-Pro no silenciamento
sistêmico
HC-Pro proteína viral que suprime o silenciamento
SilGUS locus de silenciamento de GUS
36
RNAi poderosa ferramenta
atFAD2 Desaturase de A. thaliana
37
AttP1/AttP2 clonagem por Recombinação
utilizando o sistema Gateway
Amplifico o gene adicionando o sítios attB1 e
attB2
Recombinação in vitro utilizando o sistema Gateway
Sistema ccdB proteína letal sistema para a
seleção do vetor recombinante
38
RNAi
39
(No Transcript)