INATIVAÇÃO DO
CROMOSSOMO X
Metilação como evento regulatório
João Rafael Victor Schmitt
Baseado no seminário de Cássio Santos
Diferenciação Citológica entre
Machos e Fêmeas
•
•
•
1921: células masculinas e femininas com
cromossomos sexuais distintos;
1949: descoberta de massa de cromatina
nas células interfásicas por Barr e
Bertram;
Cromatina sexual: presente nas femininas
e ausentes na masculinas: Cromatina
Sexual ou Corpúsculo de Barr;
Inativaçao do X: Introdução
 Mecanismo
 Mulheres
 Início
X
normal
normais
durante vida embrionária.
inativo
Corpúsculo de Barr.
Número de corpúsculos de Barr=
nº de cromossomos X por célula - 1
Corpúsculo de Barr
Hipótese de Lyon
Hipótese de Lyon

Células femininas de mamíferos
placentários apresentam apenas um
cromossomo X transcricionalmente ativo.

Compensação de dose: Iguala expressão
de genes ligados ao X em ambos os sexos
Processo de Inativação do X
1. Determinação randômica (aleatória) do
padrão de inativação:
Tanto o X materno quanto o X paterno podem sofrer
inativação.
Processo que ocorre na vida embrionária (13° 16° dias - blastocisto)
2. Manutenção do padrão de inativação
(fixado):
Todas as células descendentes de uma mesma
célula, mantém o mesmo cromossomo inativado.
Mosaicismo Somático


Mulheres possuem
duas populações
celulares distintas
em relação ao
cromossomo X.
Ex: Pelagem
malhada dos gatos
Processo de Inativação do X
Xic (centro de inativação do X):
 Organiza
a iniciação e a propagação do
processo
 Encontra-se
 Contém
em Xq13
o gene XIST
XIST
Transcrito específico do X inativo
 Expresso apenas pelo alelo do X inativo
 Essencial para a função do Xic na iniciação
da inativação
 Na ausência do XIST não há inativação
 Produto do XIST: RNAm não-codificante,
que fica associado ao X inativo

Expressão do XIST
 Determina
o silenciamento dos outros
genes do cromossomo X
 Tsix:
região presente no XIC, que
regula o gene XIST
 Xce:
age na escolha de qual
cromossomo X permanecerá ativo
Manutenção da Inativação do X

XIST é essencial na iniciação da inativação,
mas não é capaz de manter esse processo

Para que os genes inativados pelo XIST
sejam assim mantidos, eles sofrem um
processo de metilação
Epigenética
A
herança das informações com base
na expressão do gene e não na
seqüência de bases do DNA
Compactação da Cromatina
 Relação
inversa entre compactação e
transcrição
 Acetilação:
contribui para a
descondensação
 Metilação:
contribui para a condensação
Cromatina
Ativa
Cromatina
Inativa
Acetilação de Histonas
Histonas
acetiladas
Histonas
desacetiladas
Metilação do NãoDNA
metilado
Metilado
Cromatina
Ativa
Cromatina
Inativa
Acetilação de Histonas
Histonas
acetiladas
Histonas
desacetiladas
Metilação do NãoDNA
metilado
Metilado
Metilação

Processo primariamente normal de
inativação de diversos tipos de genes.

Feito nas citosinas do DNA pela enzima
DNA metiltransferase, sendo restrita ao
dinucleotídeo CpG.

Algumas histonas também participam do
processo de manutenção da inativação
associadas a metilação.
Metilação - Acetilação
A
metilação também está relacionada
com a expressão do XIST
Cromossomo X ativo
XIST hipermetilado
Ausência de expressão
Genes que escapam à
inativação
 Cerca
de 25% dos genes escapam da
inativação e expressam-se pelos
cromossomos X ativo e inativo
 15% encontram-se ativos em de
todas as células
 10 % encontram-se ativos apenas em
alguns grupos de células
 Maioria estão em Xp
The DNA sequence of the human X chromosome
Nature 434, 325-337 (17 March 2005)
Falha na inativação do X
Em células embrionárias após o 13º-16º
dia, a não inativação de um dos
cromossomos X é um evento letal.
Em células somáticas é um evento raro,
podendo ocorrer em células normais ou
neoplásicas.
Inativação não-aleatória do X
1)

LYONIZAÇÃO SELETIVA:
Inativação preferencialmente do
cromossomomo X que tem uma
mutação.
Efeito benéfico
 Anomalias do X são melhores
toleradas que as anomalias similares
dos autossomos.

2)



LYONIZAÇÃO NEGATIVA:
Inativação preferencial do cromossomo X
normal, permanecendo o X mutado na
maioria dos cromossomos X ativos.
Efeito negativo
Heterozigotas desenvolvem doenças
recessivas ligadas ao X (Hemofilia ,
Distrofia Muscular de Duchenne,
Daltonismo) – (Heterozigotas
manifestantes)
Inativação não aleatória gera
expressividade variável de doenças
ligadas ao cromossomo X em
mulheres heterozigotas.
 Fenótipo desde normal até
amplamente afetado.

GAMETOGÊNESE
Reativação do cromossomo X previamente
inativado na oocitogênese
 Enzima 5-azacitidina inibe a metilação da
citosina
 Expressão do gene XIST diminui
 Reativação do X é fundamental para a
manutenção da vida

Evolução
Inativação do X por
imprinting:
mamíferos
primitivos
 Inativação aleatória
do X: mamíferos
placentários

Evolução




Força evolutiva por trás da inativação
aleatória do X
Hemizigotos (machos) são mais propensos a
efeitos adversos do X mutante
Inativação aleatória do X é uma vantagem
seletiva
Fêmeas obtiveram um benefício na proteção
contra potenciais mutações
K Ng et al; Xist and the order of silencing; EMBO reports VOL 8, N°1, 2007
Retomando – Inativação do X
 Mecanismo
normal em mulheres
 Hipótese de Lyon – compensação de
dose
 Aleatório e fixo
 XIST – essencial na inativação do X
 Manutenção: METILAÇÃO
 Alterações na inativação aleatória
(escape, falha, não-aleatória)
 Reversibilidade
- gametogênese
Inativação do X
Expressão/silenciamento
M
E
T
I
L
A
Ç
Ã
O
E
X
P
R
E
S
S
Ã
O
XIST
Metilação
XIST
Cromossomo
Inativo
Cromossomo
Ativo
a, 624 genes were tested in nine Xi hybrids.
Each gene is linearly displayed. Blue denotes
significant Xi gene expression, yellow shows
silenced genes, pseudoautosomal genes are
purple, and untested hybrids remain white.
Positions of the centromere (cen) and XIST are
indicated.
b, To determine whether heterogeneity is
largely a property of a specific chromosome,
three independently derived hybrids from one
Xi chromosome (denoted 10 a, b, c) and two
hybrids carrying another Xi chromosome (11 a,
b) were isolated, and results for 19 genes are
shown adjacent to results for the original nine
Xi chromosomes.
X-inactivation profile reveals extensive variability in
X-linked gene expression in females
Nature 434, 400-404 (17 March 2005)