epigenÉtica e cÂncer roberta h. lahude thayse a. crestani
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EPIGENÉTICA E EPIGENÉTICA E CÂNCERCÂNCER
Roberta H. LahudeRoberta H. Lahude
Thayse A. CrestaniThayse A. Crestani
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O QUE SÃO FENÔMENOS O QUE SÃO FENÔMENOS EPIGENÉTICOS?EPIGENÉTICOS?
• São alterações na mudança de expressão de um gene sem modificações na seqüência de bases do DNA.
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•DNA METILAÇÃOONDE OS PROCESSOS ONDE OS PROCESSOS EPIGENÉTICOS OCORREM?EPIGENÉTICOS OCORREM?
• DNA METILAÇÃO
ACETILAÇÃO
• HISTONAS
METILAÇÃO
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- Os dinucleotídeos CpGdinucleotídeos CpG são uma união
de uma citosina a uma guanina por uma ligação fosfodiéster na mesma fita de DNA.
- A metilação do DNA ocorre normalmente em cerca de 70 a 80% dos sítios CpG, sendo que essa porcentagem aumenta com o envelhecimento.
METILAÇÃO DO DNAMETILAÇÃO DO DNA
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• Como ocorre:
- Adição de grupo metil na posição 5´ da citosina na molécula de DNA
- Doador: S-adenosilmetionina
- Catalisador: DNA-metiltransferases (vários tipos e isoformas – ex:metiltransferase de manutenção)
METILAÇÃO DO DNAMETILAÇÃO DO DNA
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• O resultado da metilação do DNA: É o silenciamento dos genes através da inibição direta ou indireta da ligação dos fatores de transcrição devido ao processo de metilação que estes sofreram.
METILAÇÃO DO DNAMETILAÇÃO DO DNA
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METILAÇÃO DO DNAMETILAÇÃO DO DNA
• Função:
- É essencial para o desenvolvimento normal
- Tem ação :
1. no controle da expressão gênica
2. na integridade cromossômica
3. nos eventos de recombinação.
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METILAÇÃO DO DNAMETILAÇÃO DO DNA
A metilação pode ocorrer em 2 regiões ricas em dinucleotídeos CpG distintas:
• Ilhas CpG
• Regiões intergênicas (regiões não codificadoras)
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METILAÇÃO DO DNAMETILAÇÃO DO DNA
• Ilhas CpG:
- são regiões com alta frequência do dinucleotídeo CpG.
- normalmente presentes nas regiões promotoras em 60% dos genes
- encontram-se protegidas da metilação
- podem se tornar suscetíveis
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A função normal da célula depende de um equilíbrio entre os dois eventos:
• Ilhas CpG: hipometiladas
• Regiões intergênicas: hipermetiladas
HIPOMETILAÇÃO X HIPERMETILAÇÃOHIPOMETILAÇÃO X HIPERMETILAÇÃO
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• Levam a uma variedade de cânceres por alterar a expressão de genes críticos.
• 2 padrões de metilação distintos:
- hipometilação generalizada do genoma
- hipermetilação que se apresenta a áreas localizadas dentro da região promotora de genes, as ilhas CpG.
METILAÇÃO DO DNA E METILAÇÃO DO DNA E CARCINOGÊNESECARCINOGÊNESE
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METILAÇÃO DO DNA E METILAÇÃO DO DNA E CARCINOGÊNESECARCINOGÊNESE
• Hipermetilação de ilhas CpG: silenciamento de genes supressores tumorais e genes de reparo
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• Causas da metilação aumentada (durante envelhecimento e carcinogênese):
- Processo casual que resulta de erros durante a duplicação do DNA.
- Erros de pareamento, reconhecidos pelas DNA metiltransferases que provem a hipermetilação.
- Exposição a agentes como: radiação, fumo, níquel e outros agentes químicos diversos.
HIPERMETILAÇÃO DAS HIPERMETILAÇÃO DAS ILHAS CpGs.ILHAS CpGs.
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METILAÇÃO DO DNA E METILAÇÃO DO DNA E CARCINOGÊNESECARCINOGÊNESE
• Hipometilação global: instabilidade cromossômica e ativação de oncogenes
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INSTABILIDADE CROM OSSÔ M ICA ATIVAÇÃO DE ONCOG ENES
HIPOM ETILAÇÃO GLOBAL
INAT IVAÇÃO DE GENESSUPRESSORES TUM ORAIS
INAT IVAÇÃO DEGENES DE REPARO
HIPERM ETILAÇÃO DE ILHAS CpG
M ET ILAÇÃO NORM AL DO DNA
METILAÇÃO DO DNA E METILAÇÃO DO DNA E CÂNCERCÂNCER
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• É exemplo da metilação exagerada das ilhas CpGs do gene do RB.
• Ocasiona um silenciamento transcricional levando ao aparecimento do tumor.
RETINOBLASTOMARETINOBLASTOMA
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• Ocorre a desaminação da 5-metilcitosina em timina, originando mutação pontual, podendo alterar a função dos oncogenes e dos genes supressores tumorais.
• Podem ocorrer devido aos padrões de metilações alterados que afetam indiretamente a atividade gênica.
PONTOS QUENTES DE PONTOS QUENTES DE MUTAÇÃOMUTAÇÃO
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PONTOS QUENTES DE PONTOS QUENTES DE MUTAÇÃOMUTAÇÃO
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• O silenciamento dos genes através de fenômenos epigenéticos nem sempre acarreta problemas.Exemplos de eventos em que isso ocorre:
1. Regulação da expressão gênica: - Inativação do X - Imprinting genômico2.Proteção do genoma contra invasão de seqüências de fora
do organismo, por exemplo DNA viral
• Processos neoplásicos
CONSEQÜÊNCIAS DOS PROCESSOS CONSEQÜÊNCIAS DOS PROCESSOS EPIGENÉTICOSEPIGENÉTICOS
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IMPRINTING
• Somente um dos 2 alelos parentais herdados é normalmente expresso • Expressão monoalélica devido a padrão de metilação
• Processo natural
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Genes IGF2 e H19
• Cromossomo 11p15.5• Domínio genômico regulado por metilação• IGF2-cadeia de 67 aminoácidos com homologia à
insulina - alterações metabólicas e promoção do
crescimento - normal-somente alelo paterno é expresso• H19-ligado ao IGF2; RNA com ação supressora
tumoral(provável)- alelo materno
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METILAÇÃO NORMAL
D M R
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Genes IGF2 e H19
•Ativação anormal do alelo normalmente inativo em IGF2 e /ou•Silenciamento do alelo normalmente expresso em H19
•Interligados
Alterações do padrão normal
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CONSEQUÊNCIAS
•Perda da heterozigose de um dos genes (geralmente IGF2) que leva a sua expressão modificada pode levarao mesmo resultado no outro gene.•Ativação de um fator de crescimento + silenciamentode um supressor tumoral
PROLIFERAÇÃO DESCONTROLADA
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HISTONAS
•Determinam grau de condensação da cromatina•Interação entre elas grupamentos adicionados•Eventos epigenéticos:
-Acetilação -Metilação -Fosforilação -Ubiquitinação -Ribosilação
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Processos Epigenéticos
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ACETILAÇÃO DAS HISTONAS
•Controlada pelas acetiltransferases (HATs) e desacetilases (HDACs)
•Desacetilação:condensa a cromatina , impede a transcrição
•Acetilação:abre a cromatina,ativa transcrição. Ativação de vários genes inibitórios do crescimento tumoral
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METILAÇÃO DAS HISTONAS
•Efeito depende da histona e do aminoácido metilados:
-metilação da histona 3 na lisina 9 facilitam a metilação do DNA e o silenciamento do gene.
-metilação da histona 3 na lisina 4 abre a cromatina,ativando a transcrição.
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DNA + HISTONAS
• Interação entre efeitos epigenéticos dos dois níveis
• Modificação da expressão gênica
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Inibidores de HDACs•Usados para o aumento da expressão de genes aberrantemente silenciados
•Provocam acúmulo de histonas acetiladas
•Diminuem proliferação celular maligna(parada do ciclo em G1 ou G2),e/ou
•Aumentam grau de diferenciação,e/ou
•Aumentam apoptose de células malignas
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Métodos de análise dos Processos Epigenéticos
•Enzimas de restrição sensíveis à metilação + PCR
•PCR-metilação específica (MS-PCR)
•Seqüenciamento
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Métodos de análise dos Processos Epigenéticos
•Materias utilizados: urina, saliva, sangue, escovados, fragmentos de biópsias
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Enzimas de restrição sensíveis à metilação Metilação diferencial
•Endonuclease HpaII- cliva o DNA no sítio CCGG quando a citosina interna não está metilada
•Endonuclease MspI- cliva o DNA no sítio CCGG na presença ou ausência de metilação
•PCR: amplificação de uma banda específica no DNA digerido com HpaII e ausência de amplificação no DNA digerido com MspI.
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MS - PCR
•Detecção do padrão de metilação das ilhas CpG
•Tratamento do DNA com bissulfito de sódio
•Conversão de citosinas não metiladas em uracil
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MS - PCR
• DNA isolado de carcinoma prostático (C) e hiperplasia benigna prostática (B)• Gene GSTP1-hipermetilação em mais de 90% dos CA prostáticos• Ausência de metilação em tumores benignos
-Azul:metilado-Verde:desmetilado
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SEQÜENCIAMENTO
![Page 38: EPIGENÉTICA E CÂNCER Roberta H. Lahude Thayse A. Crestani](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/552fc0fd497959413d8bac24/html5/thumbnails/38.jpg)
IMPLICAÇÕES CLÍNICAS•Todo processo epigenético tem potencial de ser revertido•Marcador molecular para diagnóstico precoce do câncer -não-invasivo•Desenvolvimento de novos agentes terapêuticos-inibir metilação -5-azacitidina e 2’-desoxi-5azacitidina(uso experimental) :inibidores da DNA-metiltransferase -menos tóxicos em modelos pré-clínicos -sinérgicos aos desacetilantes de histonas -porém não específicos -efeitos colaterais:trombo e neutropenia•Combinação de drogas novas com as convencionais
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IMPLICAÇÕES CLÍNICAS
• Drogas já utilizadas para outros fins revertem metilação
• Ácido valpróico(anticonvulsivante)
• Vitamina B3
• Inibem algumas HDACs
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IMPLICAÇÕES CLÍNICAS
Dieta •Deficiência de folato e vitamina B12: induz metilação
•Dieta pode causar acúmulo de fênomenos epigenéticos
•Importante na terapêutica,quando associada a drogas
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“A estratégica epigenética, acordando genes silenciados, é umadas maneiras existentes que proporciona a chance das células
malignas se regenerarem, se diferenciarem, se tornarem maduras e pertencerem novamente à comunidade do organismo
saudável”
CONCLUSÃO