bài thuyết trình Chủ đề 6 Epigenetic

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

EPIGENETIC
Giảng viên: Th.S Trịnh Thu Thủy
1
Ch đ 6: Epigeneticủ ề
VI. Epigenetic và môi trường
I. Giới thiệu epigenetic
2
VII. Prion liên quan đến epigenetic
II. Cơ chế epigenetic
III. Quá trình được xem là epigenetic
IV. Epigenetic và khả năng di truyền
V. Epigenetic và sự tiến hóa
I. Đặt vấn đề
3
Bất kỳ sự thay đổi trong biểu hiện
gen có khả năng ổn định và di
truyền xảy ra mà không có một sự
thay đổi trong chuỗi DNA
EPIGENETIC
4
Vì vậy….
Epigenetic được mô tả là những hiện tượng mà
sự biểu hiện của các tế bào, các cơ quan, cá thể
giống nhau về mặt di truyền trong các genome
khác nhau, tạo ra các kiểu hình khác nhau.
5
Epigenetic
II. Cơ chế

DNA
methyl hóa
Cải biến
histon
Tái cấu trúc
nucleosome
Noncoding
RNA
6
Epigenetic
7
Methyl hóa là hiện tượng gắn
thêm 1 nhóm –CH3 vào vị trí C5’
của Cytosin, đây là vị trí lộ ra
ngoài rãnh lớn trên DNA
8
1. Methyl hóa DNA
Methyl hóa tại Cytosine có tính di truyền, tính đặc hiệu
mô và đặc hiệu loài.
70-85% các vị trí lặp CG của genome người bị methyl
hóa
9
•
Ở động vật có vú Methyl hóa xảy ra tại vị trí cytosine
trong trình tự cặp nucleotide Cytoside- Phosphate-
Guanine (CpG) dưới sự hoạt hóa của enzyme methylase
hoặc methyltransferase.
•
Methyl hóa thường tập trung tại vùng island CpG - vùng
này thường nằm trong promoter

10
Tuy nhiên…
Sự methyl hóa cũng xảy
ra tại các vị trí có CG thấp
như exon, vùng không mã
hóa, vị trí lặp lại DNA.
Vì vậy các gen ở trạng thái
được hoạt hóa hay bất hoạt
Sự methyl hóa ở vùng
trình tự lặp CG trong
genome sẽ làm câm các
vùng này
chức năng điều hòa
11
•
Đuôi N của histon có cấu trúc dễ biến đổi và là phần dễ tiếp cận nhất của
nucleosome.
•
Đuôi N không phải là vùng thiết yếu cho sự liên kết giữa AND lõi với octamer
histone.
•
Vai trò của nó là tham gia điều hòa biểu hiện các gen qua sự biến đổi cấu trúc
nucleosome.
12
2. Cải biến histon
•
Histon có thể được cải
biến tại đuôi N như :
acetyl hóa, methyl hóa,
phosphoryl hóa, glycosyl

hóa, sumoylation,
abiquitiation và ADP
ribosylation.
Phổ biến nhất là acetyl
hóa và methyl hóa.
13
14
•
Acetyl hóa và phosphoryl hóa làm giảm điện tích (+) tổng cộng của đuôi
histone => giảm ái lực liên kết giữa đuôi N của histon với bộ khung đường-
phosphate của DNA mang điện tích (-) => làm nucleosome trở nên lỏng lẻo
=> DNA được bộc lộ => sẵn sàng phiên mã
Ngược lại, deacetyl hóa và methyl hóa làm tăng điện tích (+) tổng công
của protein histone => tăng ái lực liên kết => nucleosome kết chặt lại, phức
hệ phiên mã không thể gắn vào DNA để phiên mã (DNA ko được bộc lộ).

Như vậy sự sửa đổi đuôi histon ảnh hưởng đến khả năng sắp xếp các
nucleosome
Sự biến đổi histon làm thay đổi điện tích tổng
cộng của đuôi histon
15
Cải biến Histone được kiểm soát
bởi các trạng thái NST:
Khi ở trạng thái mở thì hoạt hóa quá
trình phiên mã
Khi ở trạng thái đóng thì dẫn đến bất
hoạt phiên mã
16
Nếu các nucleosome mang các đuôi N được acetyl
hóa xếp liền kề nhau sẽ không cuộn xoắn nên sợi

nhiễm sắc 30nm
Cụ thể…
17
Sự cải biến histon diễn ra linh hoạt do một số
enzyme chuyên hóa xúc tác.
•
Enzyme histon methylase
•
HDAC (enzyme histon deacetylase): loại bỏ nhóm acetyl khỏi lysine
•
HAT ( Histon Acetylase): bổ sung nhóm acetyl cho lysine ở đuôi N của histone
18
Đơn vị cấu trúc cơ sở của
chromatin
Gồm 145 – 146 cặp base quấn
quanh 8 phân tử histone (2H2A,
2H2B, 2H3, 2H4),
Các nucleosome nối với nhau
nhờ 1 đoạn DNA bám quanh 1
phân tử histone
Tính bền vững của liên kết histon-
DNA chịu tác động của phức hệ
protein gọi là phức hệ tái cấu trúc
nucleosome.
19
3. Tái cấu trúc nucleosome
Sự cải biến kết hợp tái cấu trúc nucleosome làm thay
đổi khả năng tiếp cận ADN
Phức hệ cải biến và tái cấu trúc nucleosome
20

Phức hệ này sử dụng năng lượng từ ATP để tương tác với
DNA hoặc làm thay đổi vị trí của nucleosome.
Các phức hệ tái cấu trúc nucleosome và các enzyme cải biến
histon kết hợp với nhau làm thay đổi cấu trúc nucleosme
21
22
4. NON - CODING
RNA
Vai trò của snRNA (small nuclear rRNA)
•
snRNA liên quan đến quá
trình loại bỏ intron khỏi
các pre-miRNA , điều hòa
phiên mã và duy trì các
telomere
•
Các snRNA thường kết
hợp với các protein để tạo
thành phức hợp snRNP
(small nuclear
ribonucleoprotein)
Có 5 loại snARN phổ biến: U1,
U2, U4, U5 và U6.
Mỗi loại liên kết với một số
phân tử protein để hình thành nên
snRNP
23
Vai trò miRNA
•
Phân tử miARN điển hình có chiều dài 21-22

nu, được hình thành từ các pre-miRNA kích
thước 70-90 nu
•
Mỗi loại miRNA có thể ức chế hoạt động của
hàng trăm mRNA có trình tự tương đồng với nó
•
miRNA có tính bảo thủ cao ở các sinh vật
eukaryote, được cho là có vai liên quan đến quá
trình điều hòa biểu hiện
24
25