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COMPENSAZIONE DEL DOSAGGIO:meccanismo che consente di eguagliare la quantità di prodotti dei geni associati all X nel maschio e nella femmina.

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Presentazione sul tema: "COMPENSAZIONE DEL DOSAGGIO:meccanismo che consente di eguagliare la quantità di prodotti dei geni associati all X nel maschio e nella femmina."— Transcript della presentazione:

1 COMPENSAZIONE DEL DOSAGGIO:meccanismo che consente di eguagliare la quantità di prodotti dei geni associati all X nel maschio e nella femmina

2 COMPENSAZIONE DEL DOSAGGIO NEI MAMMIFERI SI ATTUA ATTRAVERSO LINATTIVAZIONE DI UNO DEI DUE X NELLE FEMMINE. NEI PRIMISSIMI STADI DELLO SVILUPPO DELLE FEMMINE ENTRAMBI I CROMOSOMI X SONO ATTIVI; MAN MANO CHE LO SVILUPPO PROCEDE SI HA UNA INATTIVAZIONE CASUALE DI UNO DEI DUE X IN OGNI CELLULA (INATTIVAZIONE DELLX MATERNO O PATERNO). TALE PROCESSO E IRREVERSIBILE E PERMANE NELLE CELLULE FIGLIE. LA CROMATINA DEL CROMOSOMA X INATTIVATO VIENE CONVERTITA IN ETEROCROMATINA, CHE RIMANE CONDENSATA PER LA MAGGIOR PARTE DEL CICLO CELLULARE, NONCHE SOTTOREPLICATA, SI REPLICA CIOE NELLE FASI TARDIVE DEL CICLO DEL CROMOSOMA. TALE CROMOSOMA, PIU INTENSAMENTE COLORATO, E DETTO CORPO DI BARR. E STATO IDENTIFICATO IL LOCUS XIC ( CENTRO DI INATTIVAZIONE DEL CROMOSOMA X), CHE PRODUCE UN RNA DETTO XIST, CON CARATTERISTICHE SIMILI A ROX: E TRASCRITTO MA NON TRADOTTO ED E UN RNA STRUTTURALE. MENTRE IN D.M. E IL CROMOSOMA X MASCHILE A LEGARE ROX, PER POTER ESSERE IPERTRASCRITTO, NEI MAMMIFERI E QUELLO FEMMINALE A LEGARE XIST PER ESSERE INATTIVATO. XIST AGISCE IN CIS, SI LEGA CIOE ALLX DA CUI E STATO TRASCRITTO.

3 Compensazione del dosaggio nei mammiferi

4 Genesi del gatto calicò (mantello a guscio di tartaruga)

5 COMPENSAZIONE DEL DOSAGGIO IN C.ELEGANS SI ATTUA ATTRAVERSO LINATTIVAZIONE PARZIALE DI ENTRAMBI I CROMOSOMI X DEL MASCHIO. IDENTIFICATE TRE PROTEINE: DPY26, 27, 28, CHE FORMANO UN COMPLESSO CHE SI LEGA AGLI X, ABBASSANDONE I LIVELLI DI TRASCRIZIONE. UN GENE CRUCIALE E DPY27, ESPRESSO SOLO NELLE CELLULE SOMATICHE ALLO STADIO EMBRIONALE DI 30 CELLULE, CHE DIRIGE LA FORMAZIONE DI TALE COMPLESSO SUGLI X.

6 Muller 1931 Mutanti ipomorfi w a maschi(X wa /Y) e femmine (X wa / X wa ) hanno lo stesso livello di pigmento. Femmine con una singola dose di w a producono metà del pigmento presente nei maschi normali. Maschi con due dosi di w a producono il doppio del pigmento che si trova nelle femmine

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8 Come si ottiene la compensazione del dosaggio in Drosophila?

9 Stessa quantità di RNA prodotto dai geni X-linked di maschi e femmine Maggiore incorporazione di uridina tritiata nellX del maschio (> tasso di trascrizione rispetto a ciascun X delle femmine) Nei politenici il cromosoma X del maschio ha uno spessore maggiore di ciascun X delle femmine Non vi è mosaicismo nelle femmine (funzionano entrambi i cromosomi X)

10 ipertrascrizione del cromosoma X del maschio In Drosophila la compensazione del dosaggio si ottiene mediante

11 Meccanismi di compensazione del dosaggio

12 Straub and Becker Nature Reviews Genetics 8, 47–57 (January 2007) | doi: /nrg2013

13 GENI CHE CONTROLLANO LA COMPENSAZIONE DEL DOSAGGIO roX1 (RNA on the X chromosome), roX2 mle (maleless), msl-1 (male-specific lethal 1), msl-2 (male-specific lethal 2), msl-3 (male- specific lethal 3), mof (males absent on the first), JIL-1 Sxl

14 Lucchesi 1981: Ipertrascrizione di entrambi i cromosomi X Femmine Sxl f /Sxl fhv con letalità larvale presentano ciascun X con aspetto espanso La presenza di SXL nella femmina reprime la compensazione Lassenza della proteina SXL nel maschio induce compensazione Sxl è coinvolto nella compensazione del dosaggio

15 Nella femmina SXL regola la traduzione di dellmRNA di MSL-2 legandosi a siti multipli al 5 e al 3 non tradotto Nel maschio lmRNA di MSL-2 viene tradotto regolarmente Relazione tra Sxl e msl-2

16 Geni che intervengono nella compensazione del dosaggio Caratteristiche dei mutanti : I livelli degli enzimi X-linked sono ridotti Il cromosoma X nei politenici non ha spessore maggiore di ciascun X delle femmine Interazioni genetiche con mutazioni Sxl i mutanti mle, msl-1, msl-2, msl-3, mof sono letali larvali-pupali maschio specifici

17 I geni mle, msl-1, msl-2, msl-3 e mof sono trascritti e tradotti (tranne msl-2) in entrambi i sessi Cosa determina allora la differenza tra i maschi e le femmine ?

18 Legame della proteina MLE al cromosoma X del maschio

19 formano il complesso MSL Anche le altre proteine si localizzano negli stessi siti solo sul cromosoma X del maschio

20 Le proteine interagiscono fisicamente Interagiscono nel two hybrid system Co-immunoprecipitano Interazione delle proteine del complesso MSL

21 Cosa succede se manca una delle proteine del complesso MSL? Si ha una ridotta associazione delle altre

22 nei mutanti mle, mof e msl-3 il complesso si forma solo su siti sullX nei mutanti msl-1 e msl-2 non si ha la formazione del complesso Formazione del complesso MSL nei mutanti MSL-1 e MSL-2 sono le proteine più interne MLE, MOF e MSL-3 sono le proteine più esterne

23 In assenza del complesso non si ha lacetilazione dellistone H4 sulla lisina 16 del cromosoma X del maschio MLE MSL-1,2 e 3 dirigono lattività di MOF sullX Mle e una elicasi ATP-dipendente La proteina MOF è una istone acetil transferasi MSL-3 ha due cromodomini JIL-1 e una chinasi Il complesso MSL è richiesto per lacetilazione dellistone H4

24 Negli stessi siti in cui il complesso MSL si lega allX listone H4 è acetilato sulla lisina 16 attivazione della cromatina Acetilazione Ipertrascrizione dellX

25 La proteina MLE ha domini di interazione con lRNA Sono stati scoperti dei trascritti maschio specifici roX1 e roX2 (RNA on the X chromosome) implicati nella compensazione del dosaggio presenti nel nucleo nei neuroni adulti e in quasi tutte le cellule delle larve e degli embrioni Ruolo degli RNA roX1 e roX2 nella compensazione

26 roX1 (3,4Kb) roX2 (0.6Kb) mappano sullX maturati poliadenilati non hanno similarità di sequenza Caratteristiche degli RNA roX1 e roX2

27 non sono presenti sullX delle femmine (precocemente nello sviluppo gli RNA sono presenti in entrambi i sessi e successivamente vengono persi dalle femmine) sono instabili in assenza del completo set di proteine MSL suggerendo che le proteine MSL legano questi RNA per proteggerli dalla degradazione Relazione tra gli RNA roX e la compensazione del dosaggio roX1 e roX2 co-localizzano con le proteine MSL sullX maschile

28 Anticorpi contro le proteine del complesso MSL immunoprecipitano roX1 e roX2. La formazione del complesso MSL è abolita o ritardata solo rimuovendo entrambi gli RNA (Mutanti roX sono vitali e fertili) Relazione tra gli RNA roX e la compensazione del dosaggio Quando i geni roX sono traslocati sugli autosomi si forma il complesso MSL sugli autosomi

29 alcune proteine MLS si legano ai geni roX e successivamente catturino gli RNA nascenti roX per iniziare ad assemblare il complesso che poi diffonde agli altri siti lungo il cromosoma X I geni degli RNA roX mappano in due dei siti in cui si assembla il complesso nei mutanti msl-3,mle e mof Relazione tra gli RNA roX e la compensazione del dosaggio ciò ha suggerito che:

30 Straub and Becker Nature Reviews Genetics 8, 47–57 (January 2007) | doi: /nrg2013

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32 FUNZIONE DELLE PROTEINE msl Determinano unalterazione della struttura del cromosoma X, rendendolo piu accessibile ai fattori di trascrizione. Cio e reso possibile grazie allinterazione con mof, che induce acetilazione a livello dei residui di lisina 16 dellistone H4 nei 100 siti di legame allX. Mle e msl-2 sono coinvolte nella trascrizione di rox-1 e rox-2, RNA non codificanti, ma che vengono maturati e poliadenilati e si associano ad alcuni siti sullX. Lespressione di msl-2 nelle femmine induce la trascrizione di rox. I mutanti SxlM sono privi di rox, perche Sxl sopprime msl-2, che a sua volta e essenziale per lespressione di rox.

33 A)msl1 e msl2 mostrano una interazione debole con quasi tutti i siti di entrata. B)quando mle è presente, rox2 è incorporato nel complesso permettendo un legame forte con i siti di entrata C)quando anche msl3 e mof sono presenti il legame e la diffusione avvengono lungo tutto il cromosoma X Modello per lassemblaggio del complesso msl e la diffusione sul cromosoma X

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35 Fenomeno genico o cromosomico? o Geni compensati si possono trovare accanto a geni non compensati o Non tutti i geni sono compensati [geni Numeratori, geni sesso specifici (proteine del tuorlo), geni che hanno controparti sullY (bobbed) o sugli autosomi (LSP1 )] o Geni autosomici traslocati sullX non vengono compensati o Geni X-linked traslocati sugli autosomi restano compensati

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