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14.10: Regulação Epigenética
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Epigenetic Regulation
 
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14.10: Epigenetic Regulation

14.10: Regulação Epigenética

Epigenetic mechanisms play an essential role in healthy development. Conversely, precisely regulated epigenetic mechanisms are disrupted in diseases like cancer.

In most mammals, females have two X chromosomes (XX) while males have an X and a Y chromosome (XY). The X chromosome contains significantly more genes than the Y chromosome. Therefore, to prevent an excess of X chromosome-linked gene expression in females, one of the two X chromosomes is randomly silenced during early development. This process, called X-chromosome inactivation, is regulated by DNA methylation. Scientists have found greater DNA methylation at gene promoter sites on the inactive X chromosome than its active counterpart. DNA methylation prevents the transcription machinery from attaching to the promoter region, thus inhibiting gene transcription.

Abnormal DNA methylation plays an important role in cancer. The promoter region of most genes contains stretches of cytosine and guanine nucleotides linked by a phosphate group. These regions are called CpG islands. In healthy cells, CpG islands are not methylated. However, in cancer cells, CpG islands in the promoter regions of tumor suppressor genes or cell cycle regulators are excessively methylated. Methylation turns off the expression of these genes, allowing cancer cells to divide rapidly and uncontrollably.

Os mecanismos epigenéticos desempenham um papel essencial no desenvolvimento saudável. Por outro lado, mecanismos epigenéticos regulados com precisão estão perturbados em doenças como o cancro.

Na maioria dos mamíferos, as fêmeas têm dois cromossomas X (XX), enquanto que os machos têm um cromossoma X e um Y (XY). O cromossoma X contém significativamente mais genes do que o cromossoma Y. Portanto, para evitar um excesso de expressão genética ligada ao cromossoma X em fêmeas, um dos dois cromossomas X é silenciado aleatoriamente durante o início do desenvolvimento. Este processo, chamado de inativação do cromossoma X, é regulado pela metilação do DNA. Os cientistas encontraram maior metilação do DNA em locais de promotores genéticos no cromossoma X inativo do que no seu equivalente ativo. A metilação do DNA impede que a maquinaria de transcrição se ligue à região promotora, inibindo assim a transcrição genética.

A metilação anormal do DNA desempenha um papel importante no cancro. A região promotora da maioria dos genes contém porções de nucleótidos de citosina e guanina ligados por um grupo fosfato. Essas regiões são chamadas ilhas CpG. Em células saudáveis, as ilhas CpG não estão metiladas. No entanto, nas células cancerígenas, as ilhas CpG nas regiões promotoras de genes supressores de tumores ou reguladores do ciclo celular estão excessivamente metiladas. A metilação desliga a expressão desses genes, permitindo que as células cancerígenas se dividam rapidamente e incontrolavelmente.


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