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. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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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 animais::RNAi
PGTS: mais conhecido em Drosophila e levedura (Saccharomyces)
Plantas usam as mudancas epigeneticas para se adaptar a mudancas genomicas ou ambientais::flexibilidade
Essa flexibilidade: provavel bae para a reprogramacao dos estagios de desenvol-vimento que permitem uma celula somatica a ser propagada e regenerada em umaplanta
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Imprinting: a expressao de certos alelos edifere dependendo da origem do gametaExs: mamiferos, fungos e plantas
endosperma triploide de sementes milho:
bom nivel de expressao quando transmitito pelo ovulo ::cor solida da semente
alelos r (red):
baixo nivel de expressao quando transmitido pelo polem ::cor variegada:
Mecanismo epigenetico 1: imprinting
exigem a transmissao paterna para garantir o desenvolvimento do endosperma
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Interacao alelica: a expressao de um alelo em um heterozigoto e alterada napresenca de outro; herdavel atraves da meioseAlelo 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’
Mecanismo epigenetico 2: paramutacao
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Mecanismo epigenetico 3: silenciamento
Deteccao; plantas trangenicas; Arabidopsis, Petunia e tabacoRepeticao da presenca de genes :::: silenciamento de outras sequencias
Silenciamento em cis; silenciamento em transEstrutura ou organizacao do cromossoma como causa do silenciamento
Petunia mutata: sem cor: introducao gene A1 do milho: copia simples: pigmentadaMas, 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-supressaoTransgene pode induzir o silenciamento de um gene endogeno e homologo:fig.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 emoutra planta contaminada com outro virus; silenciamento de outro virus: transmiss’aodo sinal por toda a planta: efeito a nivel postranscripcional.
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Mecanismos da variacao epigenetica: metilacao do DNA
Mudancas no posicionamento do nucleossomaMudancas no empacotamento dos nucleossomasModificacoes covalente do nucleossomaMetilacao: mecanismo mais connhecido
Metilacao: mecanismos para garantir a heranca mitotica ou meiotica de padroes especifico de metilacao.
DNA-metil transferase; preferencia pelo motivo CpG ou Cp
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TGA (transcriptional gene silencing) pela metilacao: afeta a transcricao
PTGA (post-transcriptional gene silencing) pela metilacao: nao afeta a transcricao
ddm1: afeta o reconhecimento da metilacao
met1: afeta a metilacao
mom1: TGS independente da metilacao
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Eventos epigeneticos na poliploidizacao (70% angiosperma; 95% pteridofitas)
- silenciamento genes duplicados; - reduzir “infidelidade” cromossomal
Autopoliploidia; oportunidade para alterar a expressao genica (silenciamento), e criar um tampao contra o efeito de mutacoes deleterias
Vantagens dos alopoliploides: manter a natureza h[ibrida 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
Duplicacao genica
Duplicacao genica
HibridoF1
AutopoliploideAutopoliploide
AlopoliploideAlopoliploide
Diferencas no numero de cormossomas ou organiza;ao
Inicio da formacao de um poliploide: “choque”:
podem romper o pareamento e distribuicao
: duplicacao dos cromossomas
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Modelo explicativo do silenciamento em poliploidesModelo 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
Mecanismo da paramutacao;
Mecanismo 1
Interacao dos cromossomas Transferencia direta de elementos da cromatina
Mecanismo 2
formacao da heterocromatina
RNAaberrante
Promotor 1
Promotor 2
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
Introducao de novos genes PAI nao metilados tornam-se metilados
ambos genes PAI tornam-se entao metilados
Arabidopsis: o caso dos genes PAI: sintese triptofano:
so 2genes, em 2 cromos.
PAI: Phosphoribosilanathranilate isomerase
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Estrategia de selecao de mutacoes que afetam as mudancas epigeneticas em PAIEstrategia de selecao de mutacoes que afetam as mudancas epigeneticas em PAI
metilacoes
[ ] XXPlanta transgenica
utilizado na selecao genetica
10 mutante isolado
20 mutante isolado
metilacaoreducao nafluorescencia
Nivel de metilacao = reostatoNivel de metilacao = reostato
controle do nivel de controle do nivel de expressao genicaexpressao genica
intermediario fluorescenteReacao catalizada pela enzima PAI
TriptofanoTriptofano……….
Unica sequencia PAI que pode ser expressa no
cromossoma 1 foi mutada
Met1 e CMT3: codificam paraduas diferentes
metil-transferases deDNA
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Selecao de mutacoes que afetam o controle das alteracoes epigeneticasSelecao 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 anormal::desestabilizacao da programacao epigenetica
paradoxo? reduzido nivel de metilacao :: nova metilacao e silenciamento de genes que sao normalmente expressos e nao metilados (SUPERMAN): flores anormais
Problema para a obtencao de plantas transgenicas: - subito silenciamento do transgenes
1a defesa para superar este problema: selecionar planta transgenica com copia unica
Plantas antisenso para MET1;reducao em 30% no nivel de metilacao
Hipermetilacaodo gene SUPERMAN
Hipermetilacaodo gene SUPERMAN
e do gene AG
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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
35S:TFL135S:TFL1
4 sepalasnova influorescencia
35S:EMF1 + DL35S:EMF1 + DL
duas folhas caulinaresflor terminal (2 siliquas)
novo broto terminal
35S:EMF1 + DC35S:EMF1 + DC
flores e brotosoriginados na mesma
regiao
Importancia da remodelagem da cromatina no controle da expressao genicae 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 21–25nt RNAs.Short interfering (si)RNADouble stranded with 3 overhangs of two nucleotidesPerfectly complementary to target RNADirects endonucleolytic cleavagePrecursor:Perfect or nearly perfect RNA duplexChromosomal or cytoplasmic25 base pairs in lengthMicro (mi)RNASingle strandedPartially complementary to target RNAUnknown mechanism of actionOften conserved between species or even across phylaPrecursor:Bulged, partially double-stranded RNAChromosomal (IGR)70 nucleotides in lengthShort temporal (st)RNASingle strandedPartially complementary to target RNAInhibits translation initiationHighly conserved between species and across phylaPrecursor:Bulged, partially double-stranded RNAChromosomal (IGR)70 nucleotides in length
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