Eras de investigación EPIGENOMICA DESIFRANDO EL OTRO CODIGO GENETICO 01/06/2010

Transcripción

1 EPIGENOMICA DESIFRANDO EL OTRO CODIGO GENETICO GLORIA CAROLINA VICUÑA GIRALDO MODULO DE GENOMICA Y PROTEOMICA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BARCELONA Eras de investigación 1

2 Epigenómica Epigenética: C.H. Waddintong, Como acrónimo de las palabras genética y epigénesis. Epigenoma que seria el paralelo del genoma y representa el estado general de la epigenética celular. Es el conjunto de técnicas y mecanismo utilizados para el estudio del funcionamiento, la influencia en el fenotipo y la evolución del epigenoma. Epigenética 2

3 Metilación del DNA Adición grupo metilo en el C5 de una citosina. Puede evitar la unión de factores de transcripción. Esta relacionado con la función de diferentes enzimas: DNMT1 (ADN (citosina-5) metiltransferasa 1) DNMT2 DNMT3A DNMT3B DNMT3L Sitios CpG Son sitios en el genoma en los que encuentra una Citosina seguida de una Guanina linealmente. En humanos el 0,7% del genoma son islas CpG, pero contienen solo el 7% de todos los sitios CpG. La mayoría son no metilados. Cerca del 60% de los promotores del genoma humano están asociados con islas CpG. Se ha encontrado cerca de CpGs en los cromosomas 6, 20 y 22 de varios tejidos. Solo 511 se encontraron metiladas. 3

4 Modificaciones de las Histonas Acetilación Metilación Ubiquinación Fosforilación Sumolación Metilación en H3 lis4 (H3K4) y H3 lis36 (H3K36), que permiten la transcripción. Metilación en H3 lis9(h3k9), H3 lis27 (H3K27), y H4 lis20 (H3K36), que reprimen la transcripción. Paramutación Inactivación cromosoma X Marcadores Efecto posición Impresión Epigenética Reprogramación Silenciamiento de genes Transversiones Carcinogénesis Modificaciones de histonas Teratogénesis 4

5 Técnicas para identificar los cambios epigenéticos ChIP: Inmunoprecipitación de la cromatina 5

6 ChIP on chip Tratamiento con bisulfito de sodio 6

7 Enzimas de restricción sensibles a la metilación 7

8 Bernstein B., Meissener A. and Lander E., The Mammalian Epigenome. Cell 128, El objetivo era obtener una distribución de los sitios metilados en el genoma y poder determinar las variaciones que se presentan en diferentes tipos celulares. Células madres embrionarias (ES) ES-derivadas de precursores neuronales Tejidos primarios. Fibroblastos embrionarios de ratón Trataron el ADN con bisulfito de sodio. Digirieron el genoma con la enzima sensible a metilación Msp1. 8

9 Obtuvieron fragmentos, que poseían un millón de CpG que estaban distribuidos en islas CpG y en zonas pobres en CpG. Cada fragmento generado presento una secuencia bisulfito informativa, por lo que demostraron que es un método con el cual se podían hacer librerías de secuencias. En ES los CpG se encuentran tanto en zonas poco metiladas (<20% de metilación) y en zonas muy metiladas (>80% metilación). Y se encontró que estos sitios CpG tienen a estar metilados en zonas pocas densas de CpG. Promotores con alta densidad de CpG están relacionados con genes hosekeeping y con genes que están vinculados con la regulación del desarrollo. Hosekeeping: H3K4me2. Genes del desarrollo: H3K4me2 y H3K27me3. Los promotores de baja densidad de CpG están asociados a genes de tejidos específicos, los cuales son enriquecidos por H3K4m2 y H3K4m3. Existe diferencias en los patrones de metilación en los tipos celulares, que esta asociado también con la presencia de sitios metilados en las histonas. Conclusión Los patrones de metilación del ADN están mas relacionados con los patrones con los patrones de metilación de la histonas. Las metilaciones de los sitios CpG son marcadores dinámicos de la epigenética, los cuales sufren grandes cambios durante la diferenciación celular. Existe una asociación débil entre las islas CpG y un set de genes que regulan el desarrollo y la hipermetilacion. 9

10 carcinoma cervical HeLa Linfoblastos inmortalizados (GM) Leucemia K562 Células madres embrionarias (ES) Células ES inducidas por BMP4 ChIP on Chip para determinar promotores, enhancers y isulators Examinaron la acetilación y la mono y tri-metilación de H3K4 Sitios de unión de CTCF y p300 Los patrones de modificación de las histonas predicen en gran medida la especificidad de las células. Los sitios de unión de la CTCF y p300 tienen un ocupación similar en el genoma de los tipos celulares. Los enhancers se encuentran frecuentemente asociados por H3K27. Los enhancers son las clase mas variable de reguladores transcripcionales en todos los tipos celulares. Determinaron potenciales enhancers en el genoma y demostraron que la modificación de las histonas se relaciona con sus niveles de expresión. 10

11 Conclusión El estado de los promotores en la cromatina y las uniones de CTVF en las células son pocos variables. Los enhancers están relacionados con patrones específicos de modificaciones de histonas en todos los tipos específicos de células. Los enhancers probablemente son mas importantes para conducir los patrones de expresión de las células especificas. 11

12 GRACIAS 12