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1: Bloque generalidades

Organización de las clases de regulación

2: regulación del inicio de la transcripción

3: organización de la cromatina

4: procesos post transcripcionales

5: control de inicio de síntesis proteica

6: 6: epigenesisepigenesis

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La expresión de genes puede ser silenciada por modificaciones epigenéticas (lascuales no cambian el codigo de bases del DNA, sino la accesibilidad al DNA parala transcripción).

Esto se produce principalmente a través de la metilación del ADN, que pueden silenciar genes directamente al interferir con la unión de factores de transcripción a los elementos de reconocimiento de genes, o indirectamente por el cambio de la estructura de la cromatina alrededor del gen.

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Epigenetico es definido como el estudio de los cambios en organismos llevados a cabo por modificaciones enla expresión de los genes, y no en alteraciones en el codigo geneético en la forma del ADN

Los genes por sí solos no determinan los fenotipos. Tienen que existirmecanismos fenotípicos a nivel molecular para mediar en las interacciones entre genes y entorno. De esa manera, surge el término epigenetico

La secuenciación del genoma puede no ser suficiente para determinar la composición genética de un individuo, ya que no son solo las proteínas codificadas por el ADN las que causan la diferenciación. Por lo tanto, para entender verdaderamente el genoma es necesario también secuenciar el epigenoma.

Hay tres métodos de cambios epigenéticos; Modificación de histonas, remodelación de la cromatina y, la más común, metilación del ADN (ADNme).

En los eucariotas, el ADNme ocurre cuando una enzima ADN metiltransferasaagrega un grupo metilo a la posición 5 del anillo de un nucleótido de citosina. La citosina suele estar en un par de dinucleótidos CpG; por lo tanto, la metilación forma metil-CpG (5mC).

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“El entendimiento de cómo la epigenética actúa sobre el desarrollo normal durante la especificación y diferenciación celular tiene grandes implicancias para prevenir una gran cantidad de trastornos provocados por el establecimiento y transmisión anómala de esa información durante el comienzo de la vida”

El término ha sido acuñado por Conrad Weddington en 1942, aunque sólo cobró una mayor relevancia en los últimos años.

Actualmente se define como el “estudio de las modificaciones en la expresión de genes que no alteran la secuencia del ADN y que son hereditarios”. Sin embargo, hoy en día el concepto se usa en un sentido más amplio y no siempre implica la heredabilidad de los cambios.

En definitiva, esta rama de la biología demuestra que los genes no dictan de una manera directa e irreversible lo que seremos, sino que en cierto punto el medio ambiente tiene grandes influencias sobre nuestro destino. 5

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“es el mecanismo para un mantenimiento estable de la expresión de genes que involucra “hacer” DNA o sus proteínas asociadas.

Esto permite que células genotípicamente idénticas (las células de un individuo) puedan ser fenotipicamente distintas (una neurona es distinto a un linfocito).”

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Esto implica que para ser epigenético, debe: 1) ser heredable y 2) no ser atribuible a la secuencia del DNA.

Epigenesis en un sentido amplio puede involucrar transducción de señales, regulación de la síntesis y degradación de proteínas y modulación transcripcional. Son fundamentales en procesos como desarrollo embrionario y en patologías como el cáncer.

Remodelación de la cromatina: Los complejos remodeladores pueden causar el desplazamiento, expulsión o reestructura de los nucleosomas

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Modificadores o remodeladoreslos que incorporan o quitan marcas:

• HAT: pone acetilos en Lys, es decir “aflojan”; reclutadas por TFs típicos, que ya de por sí desplazan a las histonas

• DHAC: quita acetilos en Lys, es decir compactan; reclutadas por grupos metilo

• HMT: pone metilos en Lys o Arg, aflojan o compactan, según la posición del aa.

los que no dejan marca:

tipo SW/SNF, que aflojan o compactan nucleosomas, recorriendo DNA con gasto de ATP

• Relación con transcripción:

modelos “naive” sin histonas? No son útilesmodelos con histonas totalmente desplazadas? Tampoco

• Relación con recombinación o transposición: ?? (no estudiado)

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Modificaciones en histonas:enmascara carga (+) de lisina

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Código de histonas en animales

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Las Histonas modificadas pueden ser reconocidas por diferentes tipos de proteínas:

BROMODOMINIO: Es un dominio existente en ciertas proteínas que muestra especificidad de unión con LIS acetiladas. Este dominio reconoce una secuencia de sólo 4 aminoácidos, incluyendo la lis acetilada.

CROMODOMINIO: motivo de 60 aa que reconoce LIS metiladas o ARG metiladas.

Cambios en las estructura de la cromatina por cambios en las histonas pueden ser analizados por digestión de bajas concentraciones de DNAsa I. Los sitios de hipersensibilidad revelan estructuras más aisladas del DNA, que no están protegidos por los nucleosomas. Esta especificidad de sitios puede ser célula específica.

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Formas de estudiar la cromatina

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Ubiquitina es ampliamente conocida como polipeptido de marcaje para la destrucción proteolítica de determinadas proteínas por el complejo del proteosoma.

Pero la unión covalente de Ubiquitina también puede regular localización y/o actividad proteica, independientemente del proceso proteolítico.

Protein tobe degraded

Ubiquitin

Ubiquitinatedprotein

Proteasome

Protein enteringa proteasome

Proteasomeand ubiquitinto be recycled

Proteinfragments(peptides)

Regulación por proteólisis

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Regulación por proteólisis

Degradación proteica mediada por Proteosoma, es clave en la regulación del ciclo celular y eventos de MCP o apoptosis.La inhibición del sistema afecta directamente a dichos fenómenos.Células transformadas son más sensibles que las células normales a la inhibición proteosomal.La inhibición de proteosomas cambia la respuesta a terapias como radiación en el caso del cáncer. 16

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UBIQUITINACION: fenómeno originalmente descripto como un mecanismo de marcaje de proteínas para la destrucción por el proteosoma. Es una unión covalente de un residuo de 76 aa de la Ubiquitina a otras proteínas. Actualmente se sabe que además de degradar proteínas, puede regular al actividad de proteínas, su localización e incluso sus interacciones.

Además existen las Proteínas similares a Ubiquitina (ubiquitin-like proteins –UBLs-) que son relacionadas estructuralmente a la Ubiquitina e interaccionan con residuos de Gli en extremos C- Terminales por reaaciones enzimáticas mediadas por las lIgasas E1, E2, y E3.La mas conocida es SUMO (small ubiquitin-related modifier). Las células de vertebrados poseen 2 tipos: SUMO-1 y SUMO-2.La maquinaria enzimática que agrega y remueve SUMO es similar pero distinta de la maquinaria de ubiquitinación.Además, modificaciones post-traslacionales por SUMO no se asocian generalmente con un incremento en la degradación proteica.

Sumoilacion y ubiquitinacion son procesos reversibles

Homologia 18%

Similitud estructural

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Proteinas modificadas por SUMO

Ejemplo: RanGAP1 al ser modificada por SUMO pasa de ser citosólica a asociada al poro nuclear e interviene activamente en el transporte de macromoléculas a través del poro nuclear.

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Clave para epigenesis: metilación de Citosinas

DETERMINACION DE PROCESOS DE METILACIÓN EN DNA POR REACCION DE PCR ESPECIFICA.

En esta reacción de PCR, el DNA es modificado por tratamiento con bisulfito, que convierte las Citosinas no-metiladas en Uracilo, sin alterar las Citosinas metiladas. Luego de completar la reacción química y de remover los remanentes de bisulfito, este DNA es utilizado como molde de la reacción de PCR.

Se realizan 2 reacciones de PCR: una para el DNA metilado y otra para establecer el DNA no-metilado.

Los productos de PCR son resueltos en geles de poliacrilamida en condiciones no desnaturalizantes y teñidos con bromuro de etidio

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Otras consideraciones regulatorias:

Regulación en el ciclo Celular: Dr. N. Cortez

Regulación en patologías: Dr. Edgardo Guibert

Otras regulaciones: MiRNAs y SiRNAs: Dra. Elena Orellano

Silenciamiento génico: Dra. Elena Orellano

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