Epigenetika i evolucija

Слични документи
Slide 1

GENETSKI TREND PRINOSA MLEKA I MLEČNE MASTI U PROGENOM TESTU BIKOVA ZA VEŠTAČKO OSEMENJAVANJE

Microsoft Word - test pitanja pripremna docx

Evolucija gena (2.) (promene strukture i funkcije)

ИСПИТНА ПИТАЊА ЗА ВАНРЕДНЕ УЧЕНИКЕ; НАСТАВНИ ПРЕДМЕТ: Биологија ОБРАЗОВНИ ПРОФИЛИ: Кулинарски техничар (I РАЗРЕД) 1. Опште карактеристике и значај бак

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU PRIRODOSLOVNO MATEMATIČKI FAKULTET BIOLOŠKI ODSJEK ULOGA METILACIJE DNA U EMBRIONALNOM RAZVOJU ŽIVOTINJA ROLE OF DNA METHYLATION

Microsoft PowerPoint - Polni hormoni 14 [Read-Only] [Compatibility Mode]

Virusi

Primena seksiranog semena u mlečnom govedarstvu

biologija 8 razred -nasljedivanje i kako nastajemo

Slide 1

Agrostemin

ИНТЕГРИСАНЕ АКАДЕМСКЕ СТУДИЈE ЗА ДОКТОРА МЕДИЦИНЕ Школска 2011/2012. Први блок ГЕНЕТИКА И МОРФОЛОГИЈА 1

Šifra modula UFŽ 313 Fakultet PMF A. OPĆI PODACI Modul UPOREDNA FIZIOLOGIJA ŽIVOTINJA NASTAVNI PROGRAM Fakultet Prirodno-matematički Odsjek Biologija

Microsoft Word - teorijaevolucije01.doc

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

Microsoft Word - Biologija za konkurs 2018

Raspored 2001

Osnovni verovatnosni modeli evolucije DNK lanca

Raspored polaganja ispita 2019

Microsoft Word - prijemni_08.doc

OBRAZAC

MergedFile

?????????? ??????????? ? ?????????? ??????????

Рачунарска интелигенција

NEŽELJENE REAKCIJE NA MLEKO

Classroom Expectations

Microsoft PowerPoint - Predavanje_Šatović_HBoD_2014.ppt

Nalaz urina – čitanje nalaza urinokulture

Биолошки факултет Број захтева: 33/145 Датум: УНИВЕРЗИТЕТ У БЕОГРАДУ ВЕЋУ НАУЧНИХ ОБЛАСТИ ПРИРОДНИХ НАУКА З А Х Т Е В за давање сагласности

ZAKON o stočarstvu "Službeni glasnik RS", br. 41 od 2. juna 2009, 93 od 28. septembra 2012, 14 od 22. februara I. OSNOVNE ODREDBE Predmet uređen

Test 2015 A

Test 2015 B

Priredila: dr Nora Lazar Šarnjai

Pridruživajuće kartiranje sastavnica eteričnog ulja ljekovite kadulje Jerko Gunjača Sveučilište u Zagrebu, Agronomski fakultet

ЦИЉЕВИ НАСТАВНИХ ЈЕДИНИЦА ПРЕДМЕТА „ХИСТОЛОГИЈА И ЕМБРИОЛОГИЈА“

Microsoft Word - PRIJEMNI EKOLOGIJA 2013_2.doc

PowerPoint Presentation

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU MEDICINSKI FAKULTET Ivana Rac DNA metilacija gena uključenih u proces implantacije DIPLOMSKI RAD Zagreb, 2018.

Microsoft Word - Editovanje RNK 2019.docx

ANALIZA ZDRAVSTVENOG STANJA ODRASLOG STANOVNIŠTVA SREMSKOG OKRUGA ZA GODINU Prema podacima Republičkog zavoda za statistiku Srbije na teritoriji

Dragan_Radojkovic

Microsoft Word - 01 Naslov.doc

BELANČEVINE MLEKA

Slide 1

БИОХЕМИЈА ФАКУЛТЕТ МЕДИЦИНСКИХ НАУКА КРАГУЈЕВАЦ ПРВИ БЛОК ПРВА ГОДИНА СТУДИЈА школска 2014/2015.

NASLOVNA STRANA, SADRZAJ I REZIME

ЕКОКЛИМАТОЛОГИЈА

Struktura i funkcija nukleinskih kiselina

Наставно научном већу Хемијског факултета Универзитета у Београду На редовној седници Наставно-научног већа Хемијског факултета Универзитета у Београд

Microsoft Word - PRIJEMNI ISPIT DOC

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

BIOLOGIJA -kriteriji ocjenjivanja po nivoima

Slide 1

Raspored 2001

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU PREHRAMBENO-BIOTEHNOLOŠKI FAKULTET DIPLOMSKI RAD Zagreb, lipanj Ana Huđek 624/MB

Departman za biomedicinske nauke Studijski program: Sport i fizičko vaspitanje Predmet: Fiziologija 3+2 Literatura: Radovanović. Fiziologija za studen

PowerPoint-Präsentation

Zakon o stocarstvu

Abstract | The list of developmental and degenerative diseases that are caused by

NovaFerm Agrotehnologija Žitarice U proizvodnji žitarica NovaFerm proizvodi pozitivno utiču na mikrobiološke procese i živi svet u oraničnom sloju zem

Microsoft PowerPoint - 14obk-s11a-uvod u metabolizam

Microsoft Word - Biologia_kozep_irasbeli_javitasi_0912_szerb.doc

Detaljni izvedbeni nastavni plan za kolegij: METODE U DNA TEHNOLOGIJAMA Akademska godina: 2018/2019 Studij: diplomski studij Istraživanje i razvoj i l

БИОХЕМИЈА МЕТАБОЛИЗАМ И ФУНКЦИЈА ДРУГА ГОДИНА СТУДИЈА школска 2018/2019.

Detaljni izvedbeni nastavni plan za kolegij: Biokemija Akademska godina: 2018/2019 Studij: Preddiplomski sveučilišni studij Biotehnologija i istraživa

Хемијски састав ћелије *Подсетник Хемијски елемент је супстанца која се, хемијском реакцијом, не може претворити удругу супстанцу. Најмањи део хемијск

PROKARIOTI I EUKARIOTI

УНИВЕРЗИТЕТ У БЕОГРАДУ Адреса: Студентски трг 1, Београд, Република Србија Тeл.: ; Фaкс: ;

Кризне интервенције у посебним ситуацијама: злостављање деце

Microsoft Word - disertacija_Milovanović_Jelena

Crni Luk,Šargarepa,Krompir

KВАЛИФИКАЦИОНИ ИСПИТ

Slide 1

2007_Letopis_31.pdf

UNIVERZITET U BEOGRADU BIOLOŠKI FAKULTET Milica D. Nedeljković MOLEKULARNO PROFILISANJE I KARAKTERIZACIJA TROSTRUKO NEGATIVNIH I HORMONSKI ZAVISNIH TU

САВЕЗ УДРУЖЕЊА ЗДРАВСТВЕНИХ РАДНИКА СРБИЈЕ XX СТРУЧНА КОНФЕРЕНЦИЈА ЛАБОРАТОРИЈСКИХ ТЕХНОЛОГА И ТЕХНИЧАРА СРБИЈЕ Покровитељ: Министарство здравља Србиј

Microsoft Word Doktorski rad_Dora Markulin.docx

Živi sustav u svemirskom vremenu i prostoru Od kvarka do stanice

Doktorat.docx

ПРЕДАВАЊЕ ЕКОКЛИМАТОЛОГИЈА

Речник

Biológia angol nyelven középszint Javítási-értékelési útmutató 1813 ÉRETTSÉGI VIZSGA május 15. BIOLÓGIA SZERB NYELVEN KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSG

Microsoft PowerPoint - Homeostaza makroelemenata [Compatibility Mode]

ИЗБОРНОМ ВЕЋУ УНИВЕРЗИТЕТА У БЕОГРАДУ - БИОЛОШКОГ ФАКУЛТЕТА На II редовној седници Изборног већа Универзитета у Београду - Биолошког факултета, одржан

Makroekonomija

Е. тест ПРАВИЛНА ИСХРАНА 1. Када настаје стабилна телесна маса? а. када је енергетски унос једнак енергетској потрошњи б. када је енергетска потрошња

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU PRIRODOSLOVNO-MATEMATIČKI FAKULTET BIOLOŠKI ODSJEK ALTERNATIVNO IZREZIVANJE INTRONA U BILJAKA ALTERNATIVE SPLICING IN HIGHER PLA

TEST PITANJA IZ BIOLOGIJE

1 На основу члана 13 i 18 Правила о раду Олимпијског комитета за раднички спорт и организовање 12. СОРВ, Спортски одбор на предлог Комесара за такмиче

Kod kolegija: Naziv kolegija: Opći podaci: Studijski program: MK202 DIZAJN BIOLOŠKI AKTIVNIH MOLEKULA RAČUNALNIM METODAMA Diplomski studij Istraživanj

Република Србија МИНИСТАРСТВО ПРОСВЕТЕ, НАУКЕ и технолошког развоја ЗАВОД ЗА ВРЕДНОВАЊЕ КВАЛИТЕТА ОБРАЗОВАЊА И ВАСПИТАЊА ЗАВРШНИ ИСПИТ НА КРАЈУ ОСНОВН

Microsoft PowerPoint - 05_Okrugli sto-M KLasnja-Upravljanje WWT.ppt [Compatibility Mode]

UNIVERZITET PRIVREDNA AKADEMIJA, NOVI SAD STOMATOLOŠKI FAKULTET ИСПИТНА ПИТАЊА ГНАТОЛОГИЈA 1. ПОЈАМ, ПРЕДМЕТ ИЗУЧАВАЊА И ЗНАЧАЈ ГНАТОЛОГИЈЕ 2. ИЗНАЛАЖ

УНИВЕРЗИТЕТ У ИСТОЧНОМ САРАЈЕВУ МАШИНСКИ ФАКУЛТЕТ ИСТОЧНО САРАЈЕВО ИСПИТНИ ТЕРМИНИ ЗА ШКОЛСКУ 2018./2019. НАПОМЕНА: Испите обавезно пријавити! ПРЕДМЕТ

ПРЕДЛОГ

IZBORNOM VEĆU BIOLOŠKOG FAKULTETA

OKFH2-10

Microsoft Word

УНИВЕРЗИТЕТ У БАЊОЈ ЛУЦИ ПОЉОПРИВРЕДНИ ФАКУЛТЕТ Катедра за хортикултуру Школска Предмет Шифра Студијски програм Циклус Година Семестар Број Број група

Транскрипт:

Epigenetika i evolucija

kao mehanizam: Šta je epigenetika? molekulski mehanizmi regulacije genske ekspresije, tj. epigenetički kontrolni sistemi transmisija i održavanje informacija, kroz mejozu ili mitozu, koje nisu zasnovane na nukleotidnoj sekvenci DNK, tj. epigenetičko nasleđivanje ( soft inheritance ) kao naučna disciplina: Izučavanje modifikacija u ekspresiji gena, koje ne obuhvataju promene u nizovima nukleotida DNK. Proučavanje naslednih, potencijalno reverzibilnih, promena u ekspresiji gena zbog DNK metilacije i/ili promena strukture hromatina i/ili drugim nivoima regulacije.

Transkripciona memorija ćelije Epigenom molekulska memorija obrasca aktivnosti gena koji se prenosi na ćerke ćelije Hemijske modifikacije DNK i histona + posttranskripciona regulacija (npr. regulatorna uloga ncrnk) Tokom razvića, ćelije postaju specijalizovane i prenose obrazac ekpresije gena na ćerke ćelije transkripciona memorija mora preživeti mitozu. Da li transkripciona memorija može preživeti mejozu i procese vezane za gametogenezu? Postulat u koncepciji genetičke akomodacije transgeneracijski fenotipska promena prethodi genetičkoj!

Epigenetičko nasleđivanje kroz mejozu - problemi Epigenetička informacija bi morala biti ograničena na samo jednu generaciju zato što: Totipotentnost jajne ćelije je neophodno početno stanje za sve buduće ćelijske linije Masovno brisanje epigenetičkih markera tokom gametogeneze i rane embriogeneze (posebno kod sisara) U primordijalnim germinativnim ćelijama gubi se metilacija DNK u muškim oko 60%, u ženskim oko 70% Kasnije reprogramiranje u muškoj liniji nakon nekoliko dana, u ženskoj liniji postnatalno (tokom sazrevanja oocita) Nakon oplođenja (pre implantacije) reprogramiranje roditeljskih genoma Usklađivanje dva genoma Zamena protamina histonima u muškom genomu (prepakivanje) + demetilacija oba genoma (na nivou DNK i histona) i druge histonske modifikacije (najveći deo genoma) Ćelije pluripotentne do stupnja morule

Genomsko utiskivanje Stabilno transgeneracijsko prenošenje epigenetičkog sistema kroz germinativne ćelije u obliku utisnutih (imprinted) gena ispoljavanje alela zavisi od identiteta roditelja koji je alel preneo Kod sisara više od 1300 utisnutih gena (aktivnost u placenti i mozgu) Većinom grupisani u jata sa zajedničkim ICR (kontrolni region utiskivanja), tj. gdmr (gametic Differentially Metilated Region) Vezivanje nehistonskih proteina za ICR diferencijalna metilacija u gametima Dnmt3L prepoznaje nemetilovani histon H3K4 aktivacija Dnmt3a i Dnmt3b (de novo metilacija okolnih C u CpG)

Genomsko utiskivanje - primer Igf2 (insulin-like growth factor) -vezivanje CTCF (BORIS) proteina za ICR u ženskoj gametogenezi sprečavanje metilacije -metilacija u spermatogenezi ekspresija očevog Igf2 gena Igf2r (receptor Igf2) -aktivan (nemetilovan) u majčinom genomu metilacija ICR u 2. intronu blokirana antisense sinteza lncrnk (Air) -neaktivan (metilovan) u očevom genomu odsustvo metilacije ICR u 2. intronu aktivna sinteza Air (uloga u represiji Ifg2r)

Evolucija genomskog utiskivanja Hipoteza genetičkog (genomskog) sukoba suprotni interesi dva pola u reprodukciji Potvrde: uniparentalna diploidija (ginogenoti i androgenoti), Peg10, Peg11 Koadaptaciona hipoteza evolucija koordinisane funkcije placente i hipotalamusa (razviće potomaka i repr. ponašanje majki) Neki paternalno ispoljeni geni aktivni u placenti i u hipotalamusu embriona i majke Hormonska funkcija placente i kontinuitet u 3 tkiva i 2 genoma Peg3 (kontrola ćelijske proliferacije i apoptoze) paternalna kopija aktivna Eksperiment inaktivacije : sporije razviće embriona, mladunci odbijaju da sisaju Kod takvih ženki: smanjen broj neurona hipotalamusa, poremećena briga o potomstvu, smanjen apetit i proizvodnja mleka Kod takvih mužjaka: odsustvo karakterističnog seksualnog ponašanja i agresije Hipoteza odbrane domaćina (Monotremata vs. torbari i pravi sisari)

Epigenetički nasledni sistemi Sistemi koji omogućavaju da informacija fenotipske ekspresije jedne ćelije ili jedinke bude preneta u naredne generacije. -Rekonstrukcija roditeljskih obrazaca ekspresije u potomačkoj generaciji -metilacija DNK, histonske modifikacije, ncrnk, strukturno nasleđivanje (proteini, itd) Epialeli - različita stanja ekspresije gena bez promena nukleotidnih nizova -zavisni od efekata životne sredine -često sadrže ME Epimutacije - promene u epigenetičkom statusu alela

Soma soma nasleđivanje Transkripcioni epigenetički markeri Nasleđivanje ćelijskog fenotipa: samoodržavanje metaboličkih mreža u ćelijama : Candida albicans: temperaturna indukcija izmenjeni metabolizam (boja i morfologija ćelije) stabilni 10 000 generacija Saccharomyces cerevisiae beskonačna konverzija u aktivnu formu enzima vacuolar protease B strukturno nasleđivanje : membranomi: membranske strukture navode formiranje novih membrana nasleđivanje kodirano proteinima

Nasleđivanje kodirano proteinima Prioni: isti protein više različitih konformacija (indukcija promene konformacije) genetički identične ćelije, različiti fenotipovi Saccharomyces cerevisiae 9 proteina mogu formirati prione Najčešće gubitak funkcije Ali, pod nekim uslovima korisni (npr. Sup 35- translacioni terminacioni faktor) Pod stresom stopa pojave PSI + povećana 60 puta solubilna struktura bogata α-spiralama amiloidna struktura bogata β-pločama

Soma soma nasleđivanje Epigenetičko nasleđivanje u širem smislu (kod višećelijskih organizama): Uslovljeno prenošenjem informacija usled inter- i intra-individualnih interakcija - između simbionata, parazit-domaćin, efekti materinskog ponašanja na fiziologiju i ponašanje potomstva, socijalno učenje i komunikacija ishrana: radilice (polen i nektar) matice (matični mleč - rojalaktin, fenil butirat) sazrevanje ovarijuma i modifikacija ponašanja brižne majke pacova endokrini odgovor potomstva povećana metilacija gena za glukokortikoidni receptor u hipokampusu povećana otpornost na stres, učenje, memorija... nebrižne majke povećana metilacija gena za estrogenski receptor (ERα) ranija polna zrelost, nediskriminativno sex. ponašanje, veća otpornost na infekcije i gladovanje

Soma germ nasleđivanje (biljke) Biljke > životinje nepostojanje rigidne podele na soma i germ Npr. grabuljača (Mimmulus guttata) adaptivni epialeli za dlake na listovima (funkcija u odbrani od herbivora): herbivorna indukcija povećane gustine dlačica se nasleđuje tokom najmanje 2 generacije (iako potomstvo nije izloženo herbivorima) hipermetilacija TF MYB Npr. maslačak (Taraxacum officinale) genetički identične linije izlaganje različitim stresorima nasledne promene metilacije na brojnim mestima u genomu

Soma germ nasleđivanje (životinje) Caenorhabditis elegans: ishrana bakterijama (sa DNK nizom za dsrnk gen ceh-13) sirnk iz somatskih ćelija ka gametima zdepasti fenotip (40 generacija) modifikacija hromatina Miševi Aguti gen veći broj alela (boja krzna) i metastabilni epialel A vy (viable yellow) ubačen IAP retrotranspozon (žuto krzno, gojaznost, tumori) A vy /a genotip žuti, debeli miševi (osim ukoliko je A vy metilovan) Majke u ranoj trudnoći na dijeti sa donorima metil grupe potomstvo braonkasto i sitnije Stabilan braon fenotip nasleđen do F 2, a mršav fenotip do F 3 generacije Zaštićenost demetilacije IAP tokom reprogramiranja Rekonstrukcija metilacionog obrasca posredstvom sirnk Axin gen

Ljudi - začeće tokom zime gladi u Holandiji (1944-1945) -potomstvo niži stepen metilacije IGF2 gena povećana gojaznost dijabetes i kardiovaskularne bolesti - glad muških tinejdžera u Švedskoj u 19. veku produžen život muških unuka (manja incidenca dijabetesa) -analiza epigenoma na leukocitima dece iz seoskih krajeva Gambije (Waterland et al. 2010): -deca začeta u kišnom i sušnom periodu -ishrana majke manje ili više zelene hrane (folna kiselina) različite grupe gena sa izmenjenim metilacionim statusom

Soma (germ) germ (paralelni efekti) Istovremena epigenetička indukcija i soma i germ Ephestia kuehniella (larve): temperatura, električno polje supresija Sa mutacije (normalne antene i reprodukcija) 5 generacija (modifikacija hromatina) Hormonski status: Kod spermatozoida - 8 hormonskih i 16 receptora za citokine Kod oocita receptori za hormone (estrogen i β2-androreceptor, hormon rasta), neurotransmitere (serotonin), Notch1 i 2

Paramutacije epigenetički transfer informacije sa jednog alela na drugi pri čemu se uspostavlja stanje genske ekspresije koje se nasleđuje b1 gen - sinteza antocijanina Kit gen - tirozin kinaza

Evolucioni značaj epigenetičkog nasleđivanja Nivo nasleđivanja paralelan sa DNK mogućnost indukcije adaptivnog fenotipa čija se informacija prenosi na potomstvo Odsustvo sredinske indukcije gubljenje epigenetičke informacije Kontinuirana sredinska indukcija selekcija akumulacija epigenetičkih markera stabilizacija epigenetičkog fenotipa Epigenetička akomodacija Genetička akomodacija

Direktna konverzija u genetičku promenu? Veća stopa mutacija u regionima izloženim sredinskoj indukciji epigenetičke kontrole: dezaminacija 5-metilcitozina G=T replikacija A=T gubljenje C (mesta za metilaciju) fiksacija fenotipa promena sekvence (promena pozicije nukleozoma) fiksacija fenotipa Regioni izloženi epigenetičkoj modifikaciji indukovanoj sredinskim uticajima veća podložnost mutacijama

Uloga stresa: - promena epigenetičke regulacije genoma - otkrivanje skrivene varijabilnosti - otključavanje epigenoma -nestabilni genom - epialeli - mobilni elementi - mutageneza Povećanje verovatnoće pojave korisne mutacije Neslučajna mutageneza???

Eco-evo-devo Fokus na GENOM umesto na GENE Genom nije stabilan (rigidan) entitet Genom je visoko plastičan i osetljiv na sredinske promene Nestabilnost genoma kao adaptacija na varijabilnu životnu sredinu (Radman, 1981): nestabilnost genoma fenotipska plastičnost adaptivni fenotip Izmenjeno shvatanje nasleđivanja stečenih osobina Životna sredina utiče na formiranje adaptivnih potomačkih fenotipova Posredovanje brojnih molekularnih (epigenetičkih) mehanizama u razviću i mutagenezi Indirektno prevođenje u naslednu (genetičku) varijabilnost (genetička akomodacija)

Duh Lamarka i antagonizmi u evolucionoj teoriji

Nestabilni genom