EPIGENETIC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
EPIGENETIC
Giảng viên: Th.S Trịnh Thu Thủy
1
•
Nhóm 3
Chủ đề 6: Epigenetic
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
V
ì 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
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 –CH
3
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