Controle gentico e epigentico da expresso nucleolar - Esalq

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS
LGN 5799 – Seminários em Genética e Melhoramento de Plantas
Departamento de Genética
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Controle genético e epigenético da expressão nucleolar
Mestranda: Maria Cecília Perantoni Fuchs
Orientador: Dr. Mateus Mondin
O nucléolo é um compartimento nuclear, não delimitado por membrana, responsável
pela biogênese das subunidades ribossomais. A organização espacial das estruturas
nucleolares, semelhantes a uma linha de produção, permite que a síntese ribossomal ocorra
numa cascata de eventos a partir do centro fibrilar em direção ao componente fibrilar denso e,
finalmente, terminando no componente granular. O nucléolo é dissociado durante a mitose,
sendo reorganizado a partir da anáfase ou telófase. A parada no processo de transcrição dos
genes de rRNA e da síntese ribossomal marca o início da fase de dissociação. Nessa etapa
ocorre a dispersão dos componentes nucleolares, tais como proteínas nucleolares e prérRNAs, pelo citoplasma , exceto a maquinaria de transcrição que permanece ancorada à região
organizadora do nucléolo (RON). Na nucleologênese ocorre o redirecionamento dos
componentes nucleolares e a ativação da transcrição dos genes de rRNA.
Acredita-se que a ativação da transcrição dos genes de rRNA (18S-5.8S-26S) seja o
principal responsável pelo início dos processos de nucleogênese e manutenção do nucléolo. A
transcrição dos genes ribossomais, realizada pela RNA polimerase I, é controlada
geneticamente e/ou epigeneticamente.
O principal mecanismo de controle genético envolve o ajuste no número de genes
ativos e da sua taxa de transcrição. Apenas uma fração de aproximadamente 50% dos
milhares de genes de rRNAs 18s-5.8S-25 ou 26S, dispostos em tandem, serão transcritos. A
quantidade de genes ativos é diretamente proporcional à demanda de proteínas nos diferentes
tipos celulares e uma vez estabelecido o número de genes de rRNA ativos, a célula eucariota
regulará os níveis de rRNAs por alterações nas taxas de transcrição. Essas alterações são
estimuladas, principalmente, por estresses e crescimento celular.
O controle epigenético da expressão gênica ocorre sem que haja modificações nas
seqüências do DNA. Modificações covalentes reversíveis podem ocorrer nos nucleotídeos e
nas extremidades N-terminais das histonas, levando ao remodelamento da cromatina. As
principais modificações covalentes são as metilações e acetilações das histonas e metilações
de citosinas do DNA.
As modificações das lisinas e/ou argininas da extremidade N-terminal das histonas H3
e H4, estão envolvidas diretamente no controle da atividade gênica por remodelamento da
cromatina. Cada um destes aminoácidos pode receber um, dois ou três grupos metil através da
enzima histona metiltransferase (HMTase). O efeito na cromatina é dependente do tipo de
metilação (mono, di ou tri) e de qual aminoácido sofreu a modificação. A metilação pode tanto
compactar a cromatina, impedindo a transcrição, quanto pode descompactá-la, permitindo a
atividade gênica. Lawrence et al. (2004) demonstraram em Arabidopsis, que a trimetilação da
lisina 4 da histona H3 está correlacionada com a transcrição gênica, enquanto a dimetilação da
lisina 9 da histona H3 está correlacionada com o silenciamento gênico.
A descompactação da cromatina e conseqüente atividade gênica dependem da
acetilação das histonas através da enzima histona acetiltransferase (HAT), enquanto o estado
compactado (heterocromático), e conseqüente inativação gênica, ocorre com a remoção dos
grupos acetil pela enzima histona desacetilase (HDAC).
A metilação de citosinas é catalizada pelas enzimas metiltransferases que transferem
um grupo metil para a posição 5 do anel pirimidínico da citosina do DNA. A metilação em sítios
específicos do DNA sinaliza para a ligação de proteínas específicas e estas impedem a ligação
dos fatores de transcrição às seqüências de DNA metilado, ou interagem com os complexos
protéicos com atividade HDAC, promovendo a compactação da cromatina.
A dominância nucleolar é um fenômeno no qual a expressão gênica de uma RON é
totalmente, ou parcialmente, suprimida pela expressão gênica de outra RON. Este
silenciamento em larga escala, através de modificações genéticas e epigenéticas, permite uma
regulação na dosagem dos genes de rRNA que serão transcritos. Portanto, o entendimento da
dominância nucleolar é importante para a compreensão de como o remodelamento da
cromatina está envolvida na expressão geral dos genes.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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