Regulamento Epigenético

Visão geral

A regulação epigenética descreve processos moleculares que influenciam o acesso à informação genômica e podem persistir através da divisão celular. A metilação do DNA, a modificação da histona e o posicionamento de nucleosomas; remodelagem das cromatinas ou regulação dos RNAs ajudam no estabelecimento desses programas transcricionais específicos para células mesmo que as demais pilhas em um organismo contenham quase uma mesma sequência ADN.

Fundações técnicas

A metilação da citosina é depositada e mantida por DNA methyltransferases, enquanto as enzimas TET suportam vias de oxidação ou ademetilações. As caudas de Histone carregam acetilação, metilação e outras modificações cujos efeitos dependem do resíduo . Os complexos policomb e tritórax participam da memória repressiva, ativa ou independente de ATPs em relação à sua capacidade para remodelar os nucleossomos. Os potenciadores, promotores e isoladores da coesina de extrusão em lacete organizam contactos regulamentares dentro dos cromossomas. Estas camadas interagem com fatores de transcrição e RNA polimerase, em vez da formação do código separado que tem significados um-para uma.

Como funciona

Enzimas de escritor depositam modificações químicas, borrachas remove-los e proteínas leitor recrutar complexos que altera a cromatina ou transcrição. Os remodeladores dependentes de ATP reposicionam nucleossomos, enquanto os contatos tridimensionais conectavam promotores com elementos regulatórios distantes. Durante a replicação e desenvolvimento, o feedback entre estes componentes pode restaurar um estado característico de cromatina.

Métodos de medição e pesquisa

O bissulfito e o sequenciamento enzimática medem a modificação da citosina, os perfis de imunoprecipitação com cromatina proteínas associadas ou marcas histonais; além disso as análises sobre acessibilidade identificam regiões abertas à transponase/nucleaSE. Os métodos de conformação cromossomática estimam contatos físicos, enquanto as versões monocélulas e espaciais revelam heterogeneidade. A especificidade do corpo, a ligação cruzada e o sequenciamento da profundidade de composição celular criam viesais específicos para ensaios. Os experimentos causais utilizam recrutamento direcionado, remoção de proteínas mediadas por cromossomas ou edição baseada em CRISPR com transcrição e cromatina tempo-resolvido para distinguir uma marca necessária à regulação a partir da depositada após alterações na atividade gênica.

Ideias-chave

• Marcas epigenética é componentes bioquímicos de sistemas regulatórios, não instruções independentes com significados fixos.
• A composição celular e o histórico de desenvolvimento afetam fortemente as medidas provenientes da amostra tecidual.
• Manutenção estável, adaptação reversível e herança transgeracional são reivindicações probacionais separadas.

Fronteira actual da investigação

Pesquisa investiga como os estados de cromatina são copiados através da replicação, reiniciado durante o desenvolvimento germinal e embrionário. Estudos de doenças mapeam mutações regulatórias e metilação anormal, enquanto as drogas epigenéticas visam enzimas em cânceres selecionados. As experiências de reprogramação procuram restauração parcial dos estados jovens sem perda da identidade celular ou supressão do tumor. As principais questões dizem respeito à estabilidade e direção dos efeitos ambientais, aos portadores moleculares da memória ou ao alcance de herança transgeracional. Modelos multi-ômico cada vez mais ligam sequência, ocupação de fatores transcritores e cromatina.

Por que importa

Os mecanismos epigenéticos explicam como as identidades celulares são mantidas, o modo de os ambientes influenciarem a regulação genética e por que células geneticamente idênticas podem se comportar diferentemente. São fundamentais para o desenvolvimento, envelhecimento e biologia do cancro.

Limites e questões em aberto

A correlação entre a marca da cromatina e sua expressão não estabelece o nexo causal. Muitas marcas são consequências, bem como reguladores de transcrição e evidências para a herança ambientalmente induzida em várias gerações humanas ainda é difícil separar-se dos fatores genéticos.