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Heterocromatina: estudo de diferentes estratégias para modular a estabilidade da memória epigenética em fibroblastos bovino

Processo: 18/15089-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2018
Vigência (Término): 31 de dezembro de 2019
Área do conhecimento:Ciências Agrárias - Medicina Veterinária - Reprodução Animal
Pesquisador responsável:Flávio Vieira Meirelles
Beneficiário:Dewison Ricardo Ambrizi
Instituição-sede: Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA). Universidade de São Paulo (USP). Pirassununga , SP, Brasil
Assunto(s):Epigênese genética   Memória animal   Expressão gênica   Cromatina   Heterocromatina   Divisão celular   Fibroblastos   Histonas   Reprogramação nuclear   Bovinos

Resumo

O organismo adulto de um mamífero é composto por aproximadamente 200 tipos de células. Cada um destes tipos celulares apresenta diferentes funções e morfologias. Estas são determinadas por seu padrão de expressão gênica. Dessa forma, modificações químicas na estrutura da cromatina que regulam a expressão gênica são capazes de alterar um fenótipo mesmo havendo o mesmo genótipo, tais modificações são chamadas de modificações epigenéticas. O principal papel destas modificações é a determinação dos genes que serão mantidos ligados ou desligados de acordo com a necessidade celular. Esta informação é passada a cada divisão celular, sendo descrita como memória epigenética. Processos de reprogramação nuclear, como a clonagem e geração de células tronco pluripotentes induzidas (iPSC) necessitam da remoção dessa memória epigenética para a retomada da pluripotência, pois isso se dá através da reativação de genes que estão reprimidos no núcleo somático. No entanto, esses processos de reprogramação são ineficientes, e uma das causas apontadas é a barreira epigenética para reativação gênica, a qual é formada principalmente por modificações epigenéticas repressivas nas histonas. Estes genes inativos se encontram principalmente em regiões silenciadas na cromatina conhecidas como heterocromatina, que dependendo da função, pode ser temporária (heterocromatina facultativa) ou permanente (heterocromatina constitutiva). A principal modificação epigenética da heterocromatina é a H3K9me3 que é catalisada por enzimas metil-transferases de lisina (KMTs), sendo a principal dentre elas a SUV39H1. Diversas metodologias têm sido utilizadas para modular esta memória epigenética, facilitando a reprogramação nuclear. Em camundongos a reprogramação nuclear foi melhorada através de drogas modificadoras da cromatina, como a Tricostatina A (TSA) e o Butirato de Sódio (NaBu) que causam o relaxamento da cromatina e diminuem os níveis de HP1, uma proteína essencial para a estabilidade da heterocromatina constitutiva. Além disso, técnicas como o knockdown da enzima SUV39H1 resultou em melhora da eficiência da clonagem em camundongos devido a redução dos níveis de H3K9me3 e a consequente reexpressão de genes essenciais para a pluripotência das células. Adicionalmente, a redução de H3K9me3 utilizando pequenas moléculas como a Chaetocina também tem sido demonstrada auxiliar no processo de reprogramação. Entretanto, o uso das mesmas abordagens mencionadas acima possui pouco efeito em bovinos por mecanismos ainda não compreendidos. Desta forma, nossa hipótese é que a resistência da memória epigenética em bovinos se dá através da ação concomitante dos componentes da heterocromatina, como a proteína HP1 e modificações repressivas das histonas catalisadas por ação da SUV39H1. Portanto, o objetivo deste projeto é investigar a modulação dos principais componentes da heterocromatina por meio da utilização sinérgica de agentes modificadores da cromatina que induzem a hiperacetilação de histonas e diminuição dos níveis de HP1 (TSA e NaBu), bem como a inibição química (Chaetocina) ou via knockdown por siRNA da enzima SUV39H1. Portanto, esperamos com este projeto trazer novos entendimentos acerca dos mecanismos epigenéticos envolvidos da regulação da memória epigenética de células somáticas de bovinos.