INATIVAÇÃO DO CROMOSSOMO X

1. INATIVAÇÃO DO CROMOSSOMO X Metilação como evento regulatório João Rafael Victor Schmitt Baseado no seminário de Cássio Santos

2. Diferenciação Citológica entre Machos e Fêmeas • 1921: células masculinas e femininas com cromossomos sexuais distintos; • 1949: descoberta de massa de cromatina nas células interfásicas por Barr e Bertram; • Cromatina sexual: presente nas femininas e ausentes na masculinas: Cromatina Sexual ou Corpúsculo de Barr;

3. Inativaçao do X: Introdução • Mecanismo normal • Mulheres normais • Início durante vida embrionária. • X inativo Corpúsculo de Barr.

4. Número de corpúsculos de Barr=nº de cromossomos X por célula - 1 Corpúsculo de Barr

5. Hipótese de Lyon

6. Hipótese de Lyon • Células femininas de mamíferos placentários apresentam apenas um cromossomo X transcricionalmente ativo. • Compensação de dose: Iguala expressão de genes ligados ao X em ambos os sexos

7. Processo de Inativação do X 1. Determinação randômica (aleatória) do padrão de inativação: Tanto o X materno quanto o X paterno podem sofrer inativação. Processo que ocorre na vida embrionária (13° - 16° dias - blastocisto) 2. Manutenção do padrão de inativação (fixado): Todas as células descendentes de uma mesma célula, mantém o mesmo cromossomo inativado.

8. Mosaicismo Somático • Mulheres possuem duas populações celulares distintas em relação ao cromossomo X. • Ex: Pelagem malhada dos gatos

10. Processo de Inativação do X Xic (centro de inativação do X): • Organiza a iniciação e a propagação do processo • Encontra-se em Xq13 • Contém o gene XIST

11. XIST • Transcrito específico do X inativo • Expresso apenas pelo alelo do X inativo • Essencial para a função do Xic na iniciação da inativação • Na ausência do XIST não há inativação • Produto do XIST: RNAm não-codificante, que fica associado ao X inativo

12. Expressão do XIST • Determina o silenciamento dos outros genes do cromossomo X • Tsix: região presente no XIC, que regula o gene XIST • Xce: age na escolha de qual cromossomo X permanecerá ativo

13. Manutenção da Inativação do X • XIST é essencial na iniciação da inativação, mas não é capaz de manter esse processo • Para que os genes inativados pelo XIST sejam assim mantidos, eles sofrem um processo de metilação

14. Epigenética • A herança das informações com base na expressão do gene e não na seqüência de bases do DNA

15. Compactação da Cromatina • Relação inversa entre compactação e transcrição • Acetilação: contribui para a descondensação • Metilação: contribui para a condensação

18. Metilação • Processo primariamente normal de inativação de diversos tipos de genes. • Feito nas citosinas do DNA pela enzima DNA metiltransferase, sendo restrita ao dinucleotídeo CpG. • Algumas histonas também participam do processo de manutenção da inativação associadas a metilação.

19. Metilação - Acetilação

20. A metilação também está relacionada com a expressão do XIST Cromossomo X ativo XIST hipermetilado Ausência de expressão

21. Genes que escapam à inativação • Cerca de 25% dos genes escapam da inativação e expressam-se pelos cromossomos X ativo e inativo • 15% encontram-se ativos em de todas as células • 10 % encontram-se ativos apenas em alguns grupos de células • Maioria estão em Xp The DNA sequence of the human X chromosome Nature434, 325-337 (17 March 2005)

23. Falha na inativação do X • Em células embrionárias após o 13º-16º dia, a não inativação de um dos cromossomos X é um evento letal. • Em células somáticas é um evento raro, podendo ocorrer em células normais ou neoplásicas.

24. Inativação não-aleatória do X • LYONIZAÇÃO SELETIVA: • Inativação preferencialmente do cromossomomo X que tem uma mutação. • Efeito benéfico • Anomalias do X são melhores toleradas que as anomalias similares dos autossomos.

25. LYONIZAÇÃO NEGATIVA: • Inativação preferencial do cromossomo X normal, permanecendo o X mutado na maioria dos cromossomos X ativos. • Efeito negativo • Heterozigotas desenvolvem doenças recessivas ligadas ao X (Hemofilia , Distrofia Muscular de Duchenne, Daltonismo) – (Heterozigotas manifestantes)

26. Inativação não aleatória gera expressividade variável de doenças ligadas ao cromossomo X em mulheres heterozigotas. • Fenótipo desde normal até amplamente afetado.

27. GAMETOGÊNESE • Reativação do cromossomo X previamente inativado na oocitogênese • Enzima 5-azacitidina inibe a metilação da citosina • Expressão do gene XIST diminui • Reativação do X é fundamental para a manutenção da vida

29. Evolução • Inativação do X por imprinting: mamíferos primitivos • Inativação aleatória do X: mamíferos placentários

30. Evolução • Força evolutiva por trás da inativação aleatória do X • Hemizigotos (machos) são mais propensos a efeitos adversos do X mutante • Inativação aleatória do X é uma vantagem seletiva • Fêmeas obtiveram um benefício na proteção contra potenciais mutações K Ng et al; Xist and the order of silencing; EMBO reports VOL 8, N°1, 2007

31. Retomando – Inativação do X • Mecanismo normal em mulheres • Hipótese de Lyon – compensação de dose • Aleatório e fixo • XIST – essencial na inativação do X • Manutenção: METILAÇÃO • Alterações na inativação aleatória (escape, falha, não-aleatória) • Reversibilidade - gametogênese

32. Inativação do X Expressão/silenciamento M E T I L A Ç Ã O E X P R E S S Ã O XIST Metilação XIST Cromossomo Inativo Cromossomo Ativo

33. a, 624 genes were tested in nine Xi hybrids. Each gene is linearly displayed. Blue denotes significant Xi gene expression, yellow shows silenced genes, pseudoautosomal genes are purple, and untested hybrids remain white. Positions of the centromere (cen) and XIST are indicated. b, To determine whether heterogeneity is largely a property of a specific chromosome, three independently derived hybrids from one Xi chromosome (denoted 10 a, b, c) and two hybrids carrying another Xi chromosome (11 a, b) were isolated, and results for 19 genes are shown adjacent to results for the original nine Xi chromosomes. X-inactivation profile reveals extensive variability in X-linked gene expression in females Nature434, 400-404 (17 March 2005)