Metilazione del DNA

Involucro proteico del fago T2 circondato dal suo DNA
Lunghezza del DNA di E.coli
Paragonata alla cellula
Il DNA di una cellula di E.coli lisata
Una singola cellula umana contiene
2m di DNA, un singolo cromosoma
Circa 4,5cm.
L’intero corpo umano ha DNA per
Coprire 1000 volte la distanza
Terra-sole
Oltre al DNA nucleare c’e’ il DNA mitocondriale
Che codifica per alcune proteine e RNA mitocondriali
Una torsione sull’asse della molecola
di DNA genera un superavvolgimento
Lk = coppie basi/coppie basi per giro
2100nt
rilassato
Un parziale disavvolgimento del DNA
puo’ facilitare la formazione di
strutture cruciformi in corrispondenza
di sequenze palindrome
Meccanismo di azione della topoisomerasi II (DNA girasi).
Superavvolgimento
Plectonemico
Superavvolgimento
Plectonemico e a solenoide
Disegnati con la stessa
scala
Cromosoma umano parzialmente
srotolato.
Lunghezza del
cromosoma
50.000:1
5 avvolgimenti
della doppia elica
sezione della
cromatina
2nm
11nm
fibra di 30nm con i
nucleosomi
strettamente
impacchettati
30nm
parte di una sezione
di cromosoma
300nm
sezione condensata
di un cromosoma
metafasico
700nm
cromosoma
metafasico
1400nm
Organizzazione del cromosoma I
spiralizati
doppia elica
di DNA
istoni
H2A
H3
H4
H2B
parzialmente
despiralizati
H2B
H4
H3
H2A
nucleosoma
DNA
istone
H1
despiralizati
struttura della cromatina
Costituenti del cromosoma
TELOMERO
COSTRIZIONE SECONDARIA
CENTROMERO
(COSTRIZIONE PRIMARIA)
TELOMERO
Centromero
Fibre del fuso
dominio centrale
DNA
satellite
dominio di
appaiamento
dominio del
cinetocore
Telomeri
COMPOSTI DA ETEROCROMATINA
 HANNO UNA SEQUENZA COMUNE ( in uomo
TTAGGG)
 ESSENZIALI NELLA
STABILITA’ DEI CROMOSOMI
Telomeri FISH
Cromatina I
La cromatina si distingue in:
 eucromatina
facoltativa
 eterocromatina
costitutiva
Metilazione del DNA
Nei vertebrati la
metilazione
interessa solamente
la Citosina sul
dinucleotide CpG :
l’enzima citosina
metiltransferasi
aggiunge un
gruppo metile al C5
Human Molecular Genetics 2
Metilazione del DNA
• Le sequenze CpG sono sotto-rappresentate nel
genoma (probabilmente per la tendenza della 5metilcitosina a venire deaminata e mutata in T)
• ma abbondanti nelle regioni promotrici dei
geni
• In cellule non embrionali, 80% dei CpG sono
metilati, ad eccezione delle isole CpG dei
promotori
• Dnmt1 ha particolare affinità per le sequenze emimetilate: tende quindi a metilare il nuovo
filamento che si è formato su uno stampo metilato> mantenimento del pattern di metilazione
Fasi di metilazione:
• Metilazione differenziale de novo (Dnmt3a e Dnmt3b);
• Demetilazione (natura sconosciuta delle demetilasi);
• Mantenimento della metilazione e trasmissione alle cellule figlie (Dnmt1).
Le principali funzioni della
metilazione sono collegate alla
repressione della trascrizione:
• Difesa contro i trasposoni: la metilazione e’
fondamentale per mantenere silenti i genomi dei
trasposoni e dei retrotrasposoni
• Regolazione genica: la metilazione contribuisce a
stabilire e mantenere uno stato trascrizionalmente
inattivo (eterocromatina)
Corepressori
HDAC 1
HDAC 2
MeCP2
Repres.
CH3 CH3 CH3 CH3
Deacetilazione delle lisine di H3 e H4
Metilazione e regolazione genica:
• Dnmt metilano il DNA
• Il DNA metilato è legato da proteine che legano il
metile
(MeCP2, MBD1-4)
• Queste a loro volta sono in grado di reclutare
diversi HDAC -> repressione della trascrizione
Modificazioni epigenetiche:
• Modificazioni ereditabili che non alterano
la sequenza nucleotidica dei geni ma ne
alterano l’attivita’:
– Acetilazione degli istoni della cromatina
– Metilazione del DNA