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Organización de la Cromatina y la Estructura del Nucleosoma
IV Curso de Postgrado en Biología Vegetal:REGULACIÓN EPIGENÉTICA EN PLANTAS
Facultad de Ciencias ForestalesUniversidad de Concepción
Junio de 2012
Martín Montecino L. Ph.D.Centro de Investigaciones Biomédicas
Centro FONDAP para la Regulación del GenomaFacultad de Ciencias Biológicas-Facultad de Medicina
Universidad de Andrés Bello
Stein et al. Trends Cell. Biol. 13, 584-592, 2003
X
Aspectos a analizar:
1.-Proteínas o complejos proteicos con actividadremodeladora de cromatina dependiente de energía
2.-Modificaciones covalentes de proteínas queconstituyen y organizan la cromatina
3.-Modificación covalente de DNA (metilación)
Stein et al. Trends Cell. Biol. 13, 584-592, 2003
Lewin, B., Genes, 2000
Lewin, B., Genes, 2000
Lewin, B., Genes, 2000
X
Aspectos a analizar:
1.-Proteínas o complejos proteicos con actividadremodeladora de cromatina dependiente de energía
2.-Modificaciones covalentes de proteínas queconstituyen y organizan la cromatina
ComplejoRemodelador
SWI/SNF + ATP
¿Como se produce esta alteración en la estructura del nucleosoma?
150 pb
hSWI/SNF
150 pb
Langst y Becker, Biochem. Biophys. Acta, 1677, 58,63, 2004Becker y Horz, Ann. Rev. Biochem. 71, 247-73, 2002
hSWI/SNF
230 pb
Langst y Becker, Biochem. Biophys. Acta, 1677, 58,63, 2004Becker y Horz, Ann. Rev. Biochem. 71, 247-73, 2002
hSWI/SNF
150 pb
“Nucleosome Eviction”DNA aceptor
Gutiérrez et al. EMBO J. 2007Workman, J. Genes Dev. 20, 2009-2017, 2006
¿Como se produce el reconocimiento de una secuencia en particularpor parte de un complejo remodelador?
¿SWI/SNF?
¿SWI/SNF?
¿FT?
¿FT?
Asociación funcional de SWI/SNF con:
-La maquinaria transcripcional básica (RNA pol II Holoenzyme)-Con factores de transcripción específicos
Proliferation ECMMaturation
Mineralization
Osteoprogenitor Osteoblast Osteocyte
Osteopontin
Osteocalcin
Alkalinephosphatase
Collagen I
P21WAF/CIP1
RUNX2
Ric-8B
Osterix
Osteoblast differentiation Ex Vivo
Gutierrez et al. Biochemistry, 2000Gutierrez et al. J. Biol. Chem. 2002Sierra et al. Mol. Cell. Biol. 2003Paredes et al. Mol. Cell. Biol. 2004Villagra et al. J. Biol. Chem. 2006Gutierrez et al. J. Biol. Chem. 2007Montecino et al. Biochem. Cell Biol. 2007
Proliferation ECMMaturation
Mineralization
Osteoprogenitor Osteoblast Osteocyte
Osteopontin
Osteocalcin
Alkalinephosphatase
Collagen I
P21WAF/CIP1
RUNX2
Ric-8B
Osterix
Osteoblast differentiation Ex Vivo
Working model
Working model
X
Working model
X
Proliferation ECMMaturation
Mineralization
Osteoprogenitor Osteoblast Osteocyte
Osteopontin
Osteocalcin
Alkalinephosphatase
Collagen I
P21WAF/CIP1
RUNX2
Ric-8B
Osterix
Osteoblast differentiation Ex Vivo
Proliferation ECMMaturation
Mineralization
Osteoprogenitor Osteoblast Osteocyte
Osteopontin
Osteocalcin
Alkalinephosphatase
Collagen I
P21WAF/CIP1
RUNX2
Ric-8B
Osterix
Osteoblast differentiation Ex Vivo
+
C/EBP+SWI/SNF
Proliferation ECMMaturation
Mineralization
Osteoprogenitor Osteoblast Osteocyte
Osteopontin
Osteocalcin
Alkalinephosphatase
Collagen I
P21WAF/CIP1
RUNX2
Ric-8B
Osterix
Osteoblast differentiation Ex Vivo
C/EBP+SWI/SNF
-
+
¿Cómo demostrar que estos reguladores están efectivamente asociados a genes?
Schones y Zhao, Nature Rev., 9: 179-190, 2008
Schones y Zhao, Nature Rev., 9: 179-190, 2008
“Direct deep sequencing”
X
Aspectos a analizar:
1.-Proteínas o complejos proteicos con actividadremodeladora de cromatina dependiente de energía
2.-Modificaciones covalentes de proteínas queconstituyen y organizan la cromatina
Acetilación de histonas del core nucleosomal (H3 y H4):
-Disminuye afinidad de histona H1 por nucleosomas-Disminuye interacciones entre nucleosomas-Facilita unión de factores de transcripción por secuencias nucleosomales-Aumenta afinidad de complejos con actividad remodeladora de cromatina
Lewin, B., Genes, 2000
Modificación covalente de histonas
Lewin, B., Genes, 2000
Kouzarides, T. (2007) Cell 128, 693-705
HDACs:
-Clase I: HDAC 1, 2, 3 y 8 (homólogas de yRpd3)
-Clase II: HDAC 4, 5, 6, 7, 9 y 10 (homólogas de yHda1)
-Clase III: Sirt 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 (relacionadas a ySir2)
-Clase IV: HDAC11
Narlikar y col. Cell 108, 475-487, 2002
Proliferation ECMMaturation
Mineralization
Osteoprogenitor Osteoblast Osteocyte
Osteopontin
Osteocalcin
Alkalinephosphatase
Collagen I
P21WAF/CIP1
RUNX2
Ric-8B
Osterix
Osteoblast differentiation Ex Vivo
DHS region
Cruzat et al. Biochemistry, 2009Henriquez et al. J. Cell. Physiol., 2011Henriquez et al. Manuscript in preparation
C/EBP + HATs
Transcriptional activation of RUNX2 gene involves chromatin remodeling
HATs
C/EBP
IncreasedHistone acetylation
Metilación de histonas
Bannister y col., Cell, 109, 801-806, 2002
Metilación de histonas:
-Metilación de histona H3 en K9 favorece compactación cromatínica-Metilación de histona H3 en K4 favorece actividad transcripcional-Patrones de metilación de histonas acompañan la actividad transcripcional de genes eucariontes
Kouzarides, T. (2007) Cell 128, 693-705
Li et al. (2007) Cell, 128, 707-719
Proliferation ECMMaturation
Mineralization
Osteoprogenitor Osteoblast Osteocyte
Osteopontin
Osteocalcin
RUNX2
AlkalinePhosphatase
RUNX2
Collagen I
P21WAF/CIP1
RUNX2
Promotor gen RUNX2/p57
-ChIP + QPCR
Células que no expresan Runx2/p57
Células osteoblásticasque expresan Runx2/p57
¿Cómo se lee o interpreta este código?
Kouzarides, T. (2007) Cell 128, 693-705
Nat. Struct. Mol. Biol. 14, nº 11, 2007.
Latham y Dent, Nature Struct. Mol. Biol., 2007.
Lan et al. (2008) Curr. Opin. Cell Biol.
Stein et al. Trends Cell. Biol. 13, 584-592, 2003
Probst et al. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2009
Stein et al. Trends Cell. Biol. 13, 584-592, 2003
Stein et al. Trends Cell. Biol. 13, 584-592, 2003
¿Organización de la maquinaria transcripcional en el contexto nuclear?
Stein et al. Trends Cell. Biol. 13, 584-592, 2003
¿Organización de la maquinaria transcripcional en el contexto nuclear?
¿Contribución del RNA no-codificante (LncRNAs)?
FIN
