Date post: | 03-Jan-2016 |
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Telomere maintenance, function and evolution: the yeast paradigm
Cromosome Research (2005) 13:535-548
Cibele Caio
Diogo Cavalcanti
Sárah Oliveira
M. T. Teixeira & E. Gilson
Telômero
• Complexos de DNA-proteina
• Extremidades dos cromossomos lineares– protegem da degradação, recombinação e
fusões robertsonianas, estabilizando-os.
Estrutura Telomérica
Estrutura Telomérica
• Modelo proposto para a extremidade telomérica de um cromossomo.
Replicação
• Região sem primer no filamento lagging
• Impossível substituição por DNA
• Telômeros mais curtos a cada ciclo.
Telomerase
Ação da Telomerase
Objetivos
• Examinar o conhecimento atual sobre os processos biológicos que operam-se em telômeros de espécies diferentes de levedura, enfocando Saccharomyces cerevisiae.
• Discutir um possível cenário evolutivo que explique a incrível diversidade molecular dos telômeros de leveduras.
Por que leveduras?
• Fungos de origem heterogênea– Unicelulares– Reprodução vegetativa
• Apareceram diversas vezes durante a evolução entre determinados fungos
• Ramos independentes: cedo na evolução fúngica– Saccharomyces cerevisiae x Schizosaccharomyces pombe
• Telomerase dependentes
• EST: Ever Short Telomeres– Identificação de mutantes de telomerase
• TPE: Telomere Position Effect
• Componentes para função dos telômeros e telomerase
• Fatores envolvidos na manutenção do telômero
Por que leveduras?
• Genética e Genômica das leveduras: ferramentas importantes para a pesquisa de telômeros.
• Seqüenciamento do genoma de S. cerevisiae– Subunidade catalítica da telomerase
Por que leveduras?
Objetivo mais recente
• Descrever o metabolismo telomérico global em alguma levedura modelo
• Seguir a evolução de funções celulares essenciais a partir de diversos filos de levedura
Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae
• CARACTERÍSTICAS GERAIS:– Repetições; Variável [ TG1-3 ou TG2-3(TG)1-
6];– Natureza repetitiva (manutenção)– Degeneração
TGGGTGGG TGGTGTG
TGACACACCCACACAC
TGTGTGTGGGTGTGTG
TGTGTGTGGGTGTGTG
TGTGTGTGGGTGTGTG
ACACACCCACACAC
ACACACCCACACAC
5´ 3´
ACACACCCACACAC
CICLO 1
CICLO 2
Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae
• FUNCIONALIDADE:– Genes envolvidos (fig3)– In vivo: Proteínas adicionais (Est1, Est3,
Cdc13)– Cdc13– Ten1 DNApol α– Stn1
EST2
TLC1
ACACACCCACACAC
ACACACCCACACAC
Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae
• FUNCIONALIDADE:– Genes envolvidos (fig)– In vivo: Proteínas adicionais (Est1, Est3,
Cdc13)– Cdc13– Ten1 DNApol α– Stn1
Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae
• FUNCIONALIDADE:– Fatores: Ku, Mre11/Xrs2/Rad50, Rad27,
DNA2 (revisão)– Ciclo celular (cascata protéica)
Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae
• ESTRUTURA /REGULAÇÃO:– Telossomo– 32 telômeros (4-6 estruturas)
– TPE: Sir interação com histonas
Gene ADE2 sendo expresso
Gene ADE2 sendo expresso (branco)Gene ADE2 não-expresso (vermelho)
o gene ADE2 na posição correta no cromossomo
gene ADE2 localizado perto do telômero
Olho normal(gene branco + expresso)
Olho com coloração variada(gene branco+ expresso em setores vermelhos, não-
expresso em setores brancos)
telômero telômero
Gene branco +na posição correta
heterocromatina
Gene branco +perto da heterocromatina
Inversão rarano cromossomo
Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae
• Rap1:– Transcrição (sítios não teloméricos)– Fusão– Comprimento (Rif1 e Rif2)– TPE: Sir
Evolução do DNA telomérico
Unidade de repetição telomérica em eucariotos.
Unidade de repetição telomérica em ascomicetos
Evolução do DNA telomérico
• TTAGGG: Presente antes da divergência das leveduras– Encontrada nas regiões subtelocêntricas de Sc
• Linhagens “humanizadas”– Reconstituição da biologia telomérica humana– Estudos de “evolução reversa”
• Entender adaptações a uma condição ancestral
• Há um continuum funcional – TTAGGG TG-degenerado
Evolução do DNA telomérico
• Características que contribuíram para a rápida evolução telomérica em levedura:
– Suas telomerases podem acomodar uma variedade de mutações (CA) no molde de RNA
– Atividade da telomerase adaptada para qualquer dos modelos
Evolução do DNA telomérico
• Particularidades para evolução
– Preservação de um “capeamento” eficiente
– Quartetos G (G4): característica conservada do DNA telomérico
Evolução de proteínas teloméricas de ligação ao DNA
Domínios Rap1 conservados em Ascomicetos.
Modelo para a evolução dos telômeros em Ascomicetos.
Tabela 1. Conservação de proteínas teloméricas em Ascomicetos.
• Tbf1: remanescente de uma única proteína de ligação ao telômero
- Sc: repetições TTAGGG
-Regulam o comprimento do telômero
• Atividade de ligação ao DNA telomérico de Sp
Modelo para a evolução dos telômeros em Ascomicetos.
Tabela 1. Conservação de proteínas teloméricas em Ascomicetos.
Modelo para a evolução dos telômeros em Ascomicetos.
• Propostas: - Um ou mais mutações do molde: Rap1 e
Cdc13
- Testar Cdc13 - Proteção ao filamento G-overhang
- Estrutura do DNA G4
• DNA telomérico limitado aos domínios diferentes
- Funções importantes são mantidas por domínios similares
Evolução do DNA telomérico
• Evolução dos telômeros e suas proteínas
• Adaptação
• Genes subteloméricos
Obrigado!