metilação de dna dirigido por rna (rddm):funções na biologia...
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Metilação de DNA dirigido por RNA (RdDM):Funções na Biologia Vegetal e Aplicações
(RNA-directed DNA Methylation (RdDM): Functions in Plant Biology and Applications)
Dr. Michel Vincentz (CBMEG/Dpt. BV, IB/UNICAMP)
Symposium ILSI Brazil – BiotechnologyAPLICAÇÕES DAS TÉCNICAS DE MELHORAMENTO DE PRECISÃO (NBTs) NA AGRICULTURA. APPLICATIONS OF PRECISION BREEDING (NBTs) IN AGRICULTURE
Indaiatuba Brasil Setember 2016
C. Napoli, C. Lemieux and R. Jorgensen, 1990. The Plant Cell, Vol. 2, 279-289
Co-Suppression
CHS Quimérico
Endogenous CHS Gene
silenciamento- desligamento - inativação do gene?
CRAIG C. MELLO AND DARRYL CONTE JR (2004)
Revealing the world of RNA interference Nature 431,338
Fenômeno onde RNA df resulta na perda de expressão do
gene correspondente é chamado de RNAi
Nature 391, 806 - 811 (1998); doi:10.1038/35888
Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA
in Caenorhabditis elegans ANDREW FIRE*, SIQUN XU*, MARY K. MONTGOMERY*,
STEVEN A. KOSTAS*†, SAMUEL E. DRIVER‡ & CRAIG C. MELLO‡ Caenorhabditis elegans
GFP ds RNA
RNAi
Hamilton AJ and Baulcombe DC (1999)
A species of small antisense RNA in
posttranscriptional gene silencing in plants.
Science 286, 950
RdDM - RNA-directed DNA Methylation ~ RNAi-mediated Chromatin Modification
Evolved as a genome immun system against Transposable Elements / Transposons
Genome Genes TE%
Hs 3000 Mb 25.000 50%
Ce 100 20.000 12%
Dm 120 14.000 15%
Sc 0,013 6.000 3%
At 120 28.000 10%
Os 400 42.632 30%
Zm 2400 32.000 85%
Ta 16.000 ? 80%
Roudier et al., Trends in Genetics doi: 10.1016/j.tig.2009.09.013
euchromatin
Epigenética“ Estudo das mudanças da atividade do gene (Ligado vs Desligado) que não sejam relacionadas a alterações da sequencias de DNA e que são herdadas na mitose (e meiose) e são diretamente relacionadas a marcas epigenéticas”
->Tem conseqüências fenotípicas
euchromatin heterochromatin
Martin et al., 2009 Nature
Nature Reviews Genetics 14, 49-61 (January 2013) | doi:10.1038/nrg3374
Lisch D
Manning et al., ature Genetics 38, 948 - 952 (2006)Published online: 9 July 2006; | doi:10.1038/ng1841
TE são mutagênicos e precisam ser controlados mas também podem ser uteis gerando novidades genéticas evolutivamente os genomas aprenderam a controlar sem eliminar os TE estabelecendo um balanço
Maintenanceof Silencing
Nuclear Pathway ~RdDM ~RNAi-mediate chromatin modification
Transposons
Argonaute Argonaute
Argonaute
Establishment
R. Keith Slotkin and Robert Martienssen NATURE REVIEWS | GENETICS VOLUME 8 | APRIL 2007 | 273
Biotecnologia – Uso do RNA-directed DNA methylation (RdDM)
A entrega em células de plantas de RNA df correspondente a um gene / promotor de um
gene pode induzir a metilação das sequências homólogas no genoma
promovendo assim a inativação /silenciamento do gene sem alterar a sua sequência.
A expressão do gene é modificada epigenéticamente
euchromatin heterochromatin
Baulcombe seminar
A questão importante é o quanto a modificação epígenética vai ser herdada de maneira estável Dependente da eficiência da manutenção das marcas epigenéticas
KanKana R
Mette M et al. (2000) Transcriptional silencing and promotor methylation triggered by double-stranded RNAEMBO J 19, 5194
Aufsatz W et al., 2002 HDA6...EMBO J 21, 6832
KanKana R
Transformação Cruzamento
Promover a mudanças epigeneticas que inativa o gene de interesse a traves do processo de RdDMNão implica alterações da sequência de DNA e o gatilho inicial pode ser eliminado (i.e., segregação)
Manutenção eficiente das marcas epigenétcas a traves das gerações pode ser um fator limitante (i.e., estresse do ambiente podem modular o processo de manutenção das marcas)
Inativação indesejadas em outros loci com sequência aparentadas (similaridade)
Mudança epigenética com metilação são mais complexa de ser detectadas
(análise funcional de genes)