5. Epigenetica Flashcards
Cos’è la RNA interference?
È un processo di inibizione, innescato e promosso dai miRNA, piccoli dsRNA capaci di inibire/ degradare l’mRNA
Cosa sono i miRNA?
Sono dei segmenti di dsRNA, lunghi 20-30nt, ottenuti dal processamento di un lungo dsRNA (gene policistronico trascritto dalla pol II)
Si classificano in:
- Intergenici → situati al di fuori delle regioni igieniche
- Intragenici → ospitati all’interno di altre unità geniche
Per essere funzionalmente attivi devono essere associati alle proteine argonauta, RISC = argonauta + miRNA
Descrivi la biogenesi dei miRNA
1) pri-miRNA = trascritto primario, ha una porzione che si ripiega a forcina
2) Microprocessore = drosha + DCGR8
Drosha = endonucleasi che processa il pri-miRNA → resta solo la forcina con l’ansa = pre-miRNA
DCGR8 = cofattore di drosha, permette il corretto posizionamento dell’endonucleasi rispetto al loop della forcina
3) L’ esportina-5 trasporta il pre-miRNA fuori dal nucleo
4) Dicer (= RNAsi) Taglia a 20 nt di distanza dal sito di drosha rimuovendo l’ansa
→ si ha un dsRNA con 2 overhang alle estremità 3’
5) Formazione pre-RISC = argonauta + dsRNA → Separazione dei due filamenti di RNA
Come decide il RISC quale filamento di dsRNA eliminare per ottenere il miRNA guida?
Il futuro miRNA guida è quello che presenta più mismatch al 5’
Come avviene la target reconigtion tra miRNA e mRNA da degradare?
È detto appaiamento a complementarietà supplementare
Non è necessario un appaiamento perfetto di tutto il miRNA, ma solo della seed sequence, al 3’UTR del mRNA
Cos’è la seed sequence dei miRNA?
Unica porzione del miRNA in cui la tolleranza di mismatch con l’mRNA è minima
Seq che va dal 2° al 7° nt
Come agiscono i miRNA?
(2 scopi)
- Inibizione della traduzione:
il RISC lega il 3’UTR → l’argonauta fa ingombro sterico → no riciclo ribosomi - Degradazione dell’mRNA:
il RISC recluta prot di decapping + prot che inducono la deadenilazione dell’mRNA
Cosa sono i P-bodies?
Sono compartimenti cellulari in cui si accumulano nei complessi RISC-mRNA bersaglio, i complessi possono liberare l’mRNA al bisogno
Per cosa vengono usati i miRNA?
- Transizioni che prevedono cambiamenti drastici dell’espressione genica → i miRNA collaborano coi TF
- Come stabilizzatori → i miRNA mantengono un determinato programma di espressione genetica
Quali sono le caratteristiche dei siRNA?
Sono segmenti di dsRNA complementari alla coding sequence dell’mRNA
Vengono trasfettati direttamente nel citosol dove possono richiedere Dicer o essere direttamente complessati agli argonauti
Che cos’è il nuclear transfer?
È il trasferimento del nucleo di una cellula somatica in un ovocita privato del genoma
Inserendo poi l’ovocita “trasferito” in una Foster Mother l’individuo che nasce è il clone della cellula donatrice; è detto somatic cell nuclear transfer
Cosa sono le iPS cells?
= induced pluripotent stem cells
Sono delle cellule somatiche trasformate in cellule ES
Quali sono e a cosa servono i fattori di trascrizione della pluripotenza?
Sono dei fattori di trascrizione che permettono di convertire una cellula somatica in una staminale
Ne esistono quattro fondamentali: Oct4 + Sox2 + klf4 + Myc = OSKM
Myc è un oncogene, viene poco usato, sono sufficienti gli altri tre che vengono detti TF pionieri
Quali sono le caratteristiche dei complessi di rimodellamento della cromatina?
(3)
- Hanno almeno una subunità ATPasica
- Possono agire sia in senso positivo (rilassando la cromatina) che negativo ( compattando la cromatina)
- Non hanno un dominio analogo al binding domain dei TF, necessitano quindi di TF pionieri che gli “indichino la direzione”
!! TF pionieri ≠ TF che attivano la trascrizione !!
Quali sono le possibili modalità d’azione dei complessi di rimodellamento della cromatina?
(3)
- Staccano un breve tratto di DNA per srotolarlo ed esporlo ai TF
- Spostano il nucleosoma
- Rimuovono un intero nucleosoma
Che proteine sono coinvolte nella modifica post traduzionale degli istoni?
- Writers → aggiungono la modifica
- Readers → leggono e interpretano la modifica
- Erasers → rimuovono la modifica
Quali sono le possibili modificazioni post traduzionale degli istoni?
Tutte le modificazioni vengono fatte sulla coda N- term dell’istone
- Acetilazione:
~Writer = HAT (= acetil transferasi)
~Reader = prot con un bromodominio che forma una tasca in cui può alloggiare una lys acetilata
~Eraser = HDAC (= deacetilasi)
È un meccanismo fortemente associato all’attivazione della trascrizione - Metilazione
~Writer = HMT (= metil transferasi)
~Reader = prot con un cromodominio che riconosce e lega le lys solo se metilate
~Eraser = demetilasi
Ha f.ne variabile dipende dagli aa metilati:
a. Attivazione → metilazione di H3K4 + H3K36
b. Repressione → metilazione di H3K9 + H3K27 - Fosforilazione:
Aggiunta di cariche meno che altera la basicità delle code istoniche → perdita di affinità DNA
Ha funziona attivatoria
Quali sono le regole sul funzionamento delle modificazioni degli istoni?
(5)
a. Writers + erasers non riconoscono nel dna e vengono reclutati da TF specifici
b. Le modificazioni sono stabili e reversibili
c. Le modificazioni sono ereditarie
d. Le modificazioni possono propagarsi
e. In una stessa regione le modificazioni sono coerenti tra loro
In cosa consiste la metilazione del DNA?
È una modifica covalente, a scopo inibitorio, che non modifica le basi l’informazione genica e che avviene solo sulle citochine delle isole CpG
Che enzimi sono coinvolti nella metilazione del DNA, a livello delle isole CpG?
- DNA metiltransferasi de novo → scrivere a prima metilazione in un’isola CpG
- DNA metiltransferasi di mantenimento → rendono i siti emi-metilati completamente metilati
È l’enzima deputato all’ereditarietà in mitosi della metilazione
Come avviene la demetilazione?
Non esistono enzimi demetilanti
2 metodi:
- Demetilazione positiva → Viene inibita la prod della DNA metiltransferasi di mantenimento
- Meccanismo enzimatico attivo di demetilazione
a. Gli enzimi della famiglia delle TET convertono in 5-idrossimetilcitosina la 5-metilcitosina
b. 5-idrossimetilcitosina vista come sbagliata → sottoposta al base excissor repair
→ 5-idrossimetilcitosina rimossa + sostituita con una citosina non metilata
Cosa comporta il passaggio eu→eterocromatina?
- Sostituzione dei marker istonici
- Metilazione del DNA
- Compattamento dei nucleosomi
Cos’è l’imprinting genomico?
È una forma di regolazione genica per cui di alcuni geni è espresso solo un allele in modo specifico secondo l’origine parentale
- Imprinting materno → allele materno off
- Imprinting paterno → allele paterno off
Come sono organizzati i geni soggetti a imprinting?
Sono organizzati in cluster contenenti:
-Geni soggetti a imprinting materni + paterni
- ICR = regione, che può essere metilata, che controlla l’espressione dei geni soggetti a imprinting
Descrivi l’imprinting dei geni Igf2 e H19?
- Igf2 è a imprinting ♀
H19 è a imprinting ♂ - CTCF =TF legante ICR non metilata
Reprime la trascr di Igf2 + permette la trascr di H19 → è presente sull’allele materno
→ allele paterno = ICR metilato + non c’è CTCF +
Come varia la metilazione embrionale?
a. Ovocita + spermatozoo → molto metilati
b. Genoma ♂ → demetilazione rapida col meccanismo enzimatico attivo
Genoma ♀→ demetilazione lenta con demetilazione passiva
c. Morula → metilata pochissimo
d. Blastocisti → sono riscritte le modificazioni epigenetiche
Da cosa sono garantiti i loop di croamatina?
-Coesine → mantengon vicini i segmenti grazie alla loro struttura ad anello
- lncRNA → con la loro struttura 2° riescono ad interagire con le prot alla base del loop
Descrivi le globine
Sono un locus regolato da loop dinamici
Lo stesso locus codifica per le globine ε (embrionale) + γ (fetale) + δ+β (adulto), l’espressione di una delle globine è data da LCR (= locus control region) + interazione LCR—TF
TF
- GATA1 → avvicina LCR al promotore di γ → stimola la prod dell’emoglobina fetale
- BCL11A → impedisce a LCR di avvicinarsi al promotore di γ → LCR è cstretto ad attivare la trascr di β
Come vengono affrontate le emoglobinopatie?
Sono causate da una mutazione del gene β
Si può ridurre la gravità del fenotipo mantenedo alti I liv di emoglobina γ
Metodi per aumentare l’espressione dellα globina γ
- Manipolazione genica → con una prot chimerica si cerca di ripristinare il loop e produrre la globina γ
- Trattamento farmacologico → si inibisce G9A (l’enzima che metila H3K9)
- K-o di BCL11A
Cosa sono gli insulators?
Sono barriere presenti nel genoma che impediscono la formazione dei loop
Sono sequenze che che fungono da sito per i CTCF
Quali funzioni hanno gli insulators?
- Bloccare l’autopropagazione dell’eterocromatina
- Definire i range di attività degli enhancer
Cosa sono i TADs?
Sono regioni di DNA delimitate da due insulators
Hanno confini molto conservati → anomalie dei confini determinano cambiamenti nelle coppie promotore—enhacer
Cosa può o non può succedere all’interno di uno stesso TAD?
- Le seq di uno stesso TAD posso interagire fra loro ma non con quelle di un altro TAD
- Lo status epigenetico è uniforme → tutto il TAD è eucromatina o eterocromatina
- In uno stesso TAD possono esserci loop sia costitutivi che inducibili
Quali mutazioni possono avvenire ai confini dei TAD?
- Delezione di un confine → si crea un unico TAD
- Inversione di due confini → possibile errore nella lettura dei promotori
- Duplicazione → formazione di un nuovo TAD
Cosa sono i compartimenti cromosomici?
Sono gruppi di TADs con modifiche epigenetiche simili tra loro
Cosa sono i territori cromosomici?
Sono una correlazione tra attività e posizione nel nucleo di un gene
- Periferia → geni inattivi → eterocromatina
- Centro → geni attivi → eucromatina
