Organización de la cromatina y estructura nucleosoma

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)


Lewin, B., Genes, 2000



X




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


Mineralization


Osteopontin

Osteocalcin

Alkalinephosphatase

Collagen I

P21WAF/CIP1

RUNX2

Ric-8B

Osterix


Working model

Working model

X

Working model

X


Mineralization


Osteopontin

Osteocalcin

Alkalinephosphatase

Collagen I

P21WAF/CIP1

RUNX2

Ric-8B

Osterix



Mineralization


Osteopontin

Osteocalcin

Alkalinephosphatase

Collagen I

P21WAF/CIP1

RUNX2

Ric-8B

Osterix


+

C/EBP+SWI/SNF


Mineralization


Osteopontin

Osteocalcin

Alkalinephosphatase

Collagen I

P21WAF/CIP1

RUNX2

Ric-8B

Osterix


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




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


Modificación covalente de histonas


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


Mineralization


Osteopontin

Osteocalcin

Alkalinephosphatase

Collagen I

P21WAF/CIP1

RUNX2

Ric-8B

Osterix


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


Li et al. (2007) Cell, 128, 707-719


Mineralization


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?


Nat. Struct. Mol. Biol. 14, nº 11, 2007.

Latham y Dent, Nature Struct. Mol. Biol., 2007.

Lan et al. (2008) Curr. Opin. Cell Biol.


Probst et al. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2009



¿Organización de la maquinaria transcripcional en el contexto nuclear?


¿Organización de la maquinaria transcripcional en el contexto nuclear?

¿Contribución del RNA no-codificante (LncRNAs)?

FIN

Organización de la cromatina y estructura nucleosoma

Education