INATIVAÇÃO DO CROMOSSOMO X

Metilação como evento regulatório

Cássio Santos

Introdução

Mecanismo normal

Mulheres normais

Início durante vida embrionária.

X inativo Corpúsculo de Barr.

Número de corpúsculos de Barr=nº de cromossomos X por célula - 1

Corpúsculo de Barr

Hipótese de Lyon

Hipótese de Lyon Células femininas de mamíferos

placentários apresentam apenas um cromossomo X transcricionalmente ativo.

Compensação de dose: Iguala expressão de genes ligados ao X em ambos os sexos

Processo de Inativação do X1. Determinação randômica (aleatória) de

inativação: Tanto o X materno quanto o X paterno podem

sofrer inativação.Processo que ocorre na vida embrionária (13° -

16° dias - blastocisto)

2. Manutenção do padrão de inativação (fixado): Todas as células descendentes de uma mesma

célula, mantém o mesmo cromossomo inativado.

Mosaicismo Somático Mulheres

possuem duas populações celulares distintas em relação ao cromossomo X.

Ex: Pelagem malhada dos gatos

Processo de Inativação do X

Xic (centro de inativação do X): Organiza a iniciação e a

propagação do processo

Encontra-se em Xq13

Contém o gene XIST

XIST Transcrito específico do X inativo Expresso apenas pelo alelo do X inativo Essencial para a função do Xic na

iniciação da inativação Na ausência do XIST não há inativação Produto do XIST: RNAm não-codificante,

que fica associado ao X inativo

Expressão do XIST

Determina o silenciamento dos outros genes do cromossomo X

Tsix: região presente no XIC, que regula o gene XIST

Xce: age na escolha de qual cromossomo X permanecerá ativo

Manutenção da Inativação do X

XIST é essencial na iniciação da

inativação, mas não é capaz de manter

esse processo

Para que os genes inativados pelo XIST

sejam assim mantidos, eles sofrem um

processo de metilação

Epigenética

A herança das informações com

base na expressão do gene e não

na seqüência de bases do DNA

Compactação da Cromatina

Relação inversa entre compactação e transcrição

Acetilação: contribui para a descondensação

Metilação: contribui para a condensação

Cromatina Ativa

Cromatina Inativa

Acetilação de Histonas

Histonas acetiladas

Histonas desacetiladas

Metilação do DNA

Não-metilado

Metilado

Cromatina Ativa

Cromatina Inativa

Acetilação de Histonas

Histonas acetiladas

Histonas desacetiladas

Metilação do DNA

Não-metilado

Metilado

Metilação

Processo primariamente normal de inativação de diversos tipos de genes.

Feito nas citosinas do DNA pela enzima DNA metiltransferase, sendo restrita ao dinucleotídeo CpG.

Algumas histonas também participam do processo de manutenção da inativação associadas a metilação.

Metilação - Acetilação

A metilação também está relacionada com a expressão do XIST

Cromossomo X ativo

XIST hipermetilado

Ausência de expressão

Genes que escapam à inativação

Cerca de 25% dos genes escapam da inativação e expressam-se pelos cromossomos X ativo e inativo

15% encontram-se ativos em de todas as células

10 % encontram-se ativos apenas em alguns grupos de células

Maioria estão em Xp

Síndrome de Turner Se todos os genes do

X inativado estivessem metilados , esses pacientes não teriam nenhuma característica clínica diferente da população normal.

Falha na inativação do X

Em células embrionárias após o 13º-16º dia, a não inativação de um dos cromossomos X é um evento letal.

Em células somáticas é um evento raro, podendo ocorrer em células normais ou neoplásicas.

Inativação não-aleatória do X

1) LYONIZAÇÃO SELETIVA: Inativação preferencialmente do

cromossomomo X que tem uma mutação.

Efeito benéfico Anomalias do X são melhores

toleradas que as anomalias similares dos autossomos.

2) LYONIZAÇÃO NEGATIVA: Inativação preferencial do

cromossomo X normal, permanecendo o X mutado na maioria dos cromossomos X ativos.

Efeito negativo Heterozigotas desenvolvem doenças

recessivas ligadas ao X (Hemofilia , Distrofia Muscular de Duchenne, Daltonismo) – (Heterozigotas manifestantes)

Inativação não aleatória gera expressividade variável de doenças ligadas ao cromossomo X em mulheres heterozigotas.

Fenótipo desde normal até amplamente afetado.

GAMETOGÊNESE Reativação do cromossomo X

previamente inativado na oocitogênese

Enzima 5-azacitidina inibe a metilação da citosina

Expressão do gene XIST diminui Reativação do X é fundamental para a

manutenção da vida

Evolução

Inativação do X por imprinting: mamíferos primitivos

Inativação aleatória do X: mamíferos placentários

Evolução Força evolutiva por trás da inativação

aleatória do X Hemizigotos (machos) são mais

propensos a efeitos adversos do X mutante

Inativação aleatória do X é uma vantagem seletiva

Fêmeas obtiveram um benefício na proteção contra potenciais mutações

K Ng et al; Xist and the order of silencing; EMBO reports VOL 8, N°1, 2007

Retomando – Inativação do X Mecanismo normal em mulheres Hipótese de Lyon – compensação de

dose Aleatório e fixo XIST – essencial na inativação do X Manutenção: METILAÇÃO Alterações na inativação aleatória

(escape, falha, não-aleatória)

Reversibilidade - gametogênese

Inativação do X Expressão/silenciamento

XISTMETILAÇÃO

CromossomoInativo

CromossomoAtivo

EXPRESSÃO

XIST

Metilação