Epigenómica

01/06/2010
EPIGENOMICA
DESIFRANDO EL OTRO
CODIGO GENETICO
GLORIA CAROLINA VICUÑA GIRALDO
MODULO DE GENOMICA Y PROTEOMICA
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BARCELONA
Eras de investigación
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Epigenómica

Epigenética: C.H. Waddintong, 1942. Como acrónimo de
las palabras genética y epigénesis.

Epigenoma que seria el paralelo del genoma y
representa el estado general de la epigenética celular.

Es el conjunto de técnicas y mecanismo utilizados para el
estudio del funcionamiento, la influencia en el fenotipo y
la evolución del epigenoma.
Epigenética
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Metilación del DNA

Adición grupo metilo en el C5 de una citosina.

Puede evitar la unión de factores de transcripción.

Esta relacionado con la función de diferentes enzimas:
DNMT1 (ADN (citosina-5) metiltransferasa 1)
DNMT2
DNMT3A
DNMT3B
DNMT3L

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
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
Sitios CpG

Son sitios en el genoma en los que encuentra una Citosina
seguida de una Guanina linealmente.

En humanos el 0,7% del genoma son islas CpG, pero
contienen solo el 7% de todos los sitios CpG.

La mayoría son no metilados.

Cerca del 60% de los promotores del genoma humano están
asociados con islas CpG.

Se ha encontrado cerca de 40.000 CpGs en los cromosomas
6, 20 y 22 de varios tejidos. Solo 511 se encontraron
metiladas.
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Modificaciones de las Histonas
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Acetilación
Metilación
Ubiquinación
Fosforilación
Sumolación
Metilación en H3 lis4 (H3K4) y H3 lis36 (H3K36), que
permiten la transcripción.
Metilación en H3 lis9(H3K9), H3 lis27 (H3K27), y H4
lis20 (H3K36), que reprimen la transcripción.
Paramutación
Inactivación
cromosoma X
Marcadores
Efecto posición
Impresión
Epigenética
Silenciamiento
de genes
Reprogramación
Transversiones
Carcinogénesis
Modificaciones
de histonas
Teratogénesis
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Técnicas para identificar
los cambios epigenéticos
ChIP: Inmunoprecipitación de
la cromatina
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ChIP on chip
Tratamiento con bisulfito de sodio
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Enzimas de restricción sensibles a
la metilación
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Bernstein B., Meissener A. and Lander E., 2007. The Mammalian Epigenome. Cell
128, 669-6681.
El objetivo era obtener una distribución de los sitios metilados en el genoma y
poder determinar las variaciones que se presentan en diferentes tipos celulares.
Células madres embrionarias (ES)
ES-derivadas de precursores neuronales
Tejidos primarios.
Fibroblastos embrionarios de ratón
Trataron el ADN con bisulfito de sodio.
Digirieron el genoma con la enzima sensible a metilación Msp1.
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
Obtuvieron 40.220 fragmentos, que poseían un millón de CpG que estaban
distribuidos en islas CpG y en zonas pobres en CpG.

Cada fragmento generado presento una secuencia bisulfito informativa, por
lo que demostraron que es un método con el cual se podían hacer librerías
de secuencias.

En ES los CpG se encuentran tanto en zonas poco metiladas (<20% de
metilación) y en zonas muy metiladas (>80% metilación). Y se encontró que
estos sitios CpG tienen a estar metilados en zonas pocas densas de CpG.

Promotores con alta densidad de CpG están relacionados con genes
hosekeeping y con genes que están vinculados con la regulación del
desarrollo. Hosekeeping: H3K4me2. Genes del desarrollo: H3K4me2 y
H3K27me3.

Los promotores de baja densidad de CpG están asociados a genes de tejidos
específicos, los cuales son enriquecidos por H3K4m2 y H3K4m3.
Existe
diferencias en los patrones de metilación en los tipos celulares,
que esta asociado también con la presencia de sitios metilados en las
histonas.
Conclusión
Los patrones de metilación del ADN están mas relacionados con los
patrones con los patrones de metilación de la histonas.
Las metilaciones de los sitios CpG son marcadores dinámicos de la
epigenética, los cuales sufren grandes cambios durante la
diferenciación celular.
Existe una asociación débil entre las islas CpG y un set de genes que
regulan el desarrollo y la hipermetilacion.
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carcinoma cervical HeLa
Linfoblastos inmortalizados (GM)
Leucemia K562
Células madres embrionarias (ES)
Células ES inducidas por BMP4
ChIP on Chip para determinar promotores, enhancers y isulators
Examinaron la acetilación y la mono y tri-metilación de H3K4
Sitios de unión de CTCF y p300

Los patrones de modificación de las histonas predicen en gran
medida la especificidad de las células.

Los sitios de unión de la CTCF y p300 tienen un ocupación similar
en el genoma de los tipos celulares.

Los enhancers se encuentran frecuentemente asociados por H3K27.

Los enhancers son las clase mas variable de reguladores
transcripcionales en todos los tipos celulares.

Determinaron 55.000 potenciales enhancers en el genoma y
demostraron que la modificación de las histonas se relaciona con sus
niveles de expresión.
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Conclusión

El estado de los promotores en la cromatina y las
uniones de CTVF en las células son pocos variables.

Los enhancers están relacionados con patrones específicos
de modificaciones de histonas en todos los tipos
específicos de células.

Los enhancers probablemente son mas importantes para
conducir los patrones de expresión de las células
especificas.
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GRACIAS
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