Seminario VII Biología Molecular 2009
Arreglos traslacionales y rotacionales de
los nucleosomas con H2A.Z a lo largo
del genoma de Saccharomyces
cerevisiae
Carro, Ana Clara
Czysezon, Nicolás
Davies Sala, Carol
Martinez, Jimena
Introducción
Nucleosoma: unidad básica de la cromatina
Core de dímeros de proteínas histonas alrededor del cual está enrollado el DNA
1.65 veces (-147pb)
Histonas: Canónicas: H2A, H2B, H3, H4, sintetizadas en fase S.
Variantes: H3.3, H2A.Z, sintetizadas en todo el ciclo celular, asociadas
a regiones transcripcionalmente activas.
Fuera del core: H1 (linker)
La cola N-terminal
emerge del core, a
través del DNA.
Está sujeta a
modificaciones
(acetilación, metilación)
Existen dos relaciones DNA- nucleosoma
Arreglo traslacional: define el midpoint del DNA relativo a un locus
Puede estar posicionado dentro de un pequeño rango (Phased) o
con una distribución continua (Fuzzy)
Arreglo rotacional: define la orientación del DNA en la superficie de la histona
¿Cómo puede la cromatina interferir en la expresión génica?
1) Posicionamiento de nucleosomas (importancia en zonas promotoras).
2) Modificación post-traduccional de histonas (metilación, acetilación).
3) Cambio en la composición bioquímica de nucleosomas por reemplazo de
histonas canónicas por histonas variantes (H2A.Z)
Preguntas
1. ¿Cuáles son las características del posicionamiento del DNA
in vivo?
2. ¿Cuántos arreglos traslacionales y rotacionales ocupa el
nucleosoma?
3. ¿Los elementos cromosomales poseen una arquitectura
cromatínica específica?
4. ¿Cuál es la relación topológica entre la localización de los
elementos promotores y los arreglos rotacionales y
traslacionales de los nucleosomas?
Metodología
Aislamiento y purificación del DNA nucleosomal.
Selección del DNA
Resultados
Distribución del DNA nucleosomal con H2A.Z
→ Región arbitraria del genoma
→Se observan regiones enriquecidas en nuclesomas con H2A.Z
→Regiones con baja señal para H2A.Z, ¿Poseen función biológica?
↓
Análisis regiones de rDNA → Determinan que no posee función biológica
Punto medio (MIDPOINT)
-1 0 +1
1 bp
147 bp
MIDPOINT
Detalle de UN nucleosoma
Eje X: posisción en el genoma
del punto medio de este
nucleosoma en cada individuo
secuenciado.
Eje Y: cantidad de individuos
que poseen el punto medio en
esa posiciòn
→Distancia entre puntos medios da idea de la periodicidad traslacional
→Largo de la región total abarcada por los puntos medio da idea de la dispersiòn
total del nucleosoma (fuzziness)
Desvío standard en cadena
Watson vs cadena Crick
Cada punto representa el DS
del Midpoint de un nucleosoma
(se calcula contemplando el
punto medio obtenido para ese
nucleosoma en cada uno de los
genomas individuales
secuenciado)
Nucleosomas que poseen:
 ↑DS en cada cadena poseen mayor dispersión y por ende su ubicaciòn
traslacional es màs difusa (fuzziness)
↓ DS en ambas cadenas, estàn localizados
Examinaron más de 8000 nucleosomas bien posicionados
Observaron patrón de dinucleótidos AA/TT y GC
Enriquecimiento GC y deficiencia AT en 3-4 pb desde el borde del nucleosoma
Donde emerge del DNA la cola H3
Deficiencia AT no es evidente hasta luego de 1pb del borde
La especificidad de MNasa no depleta de AT los bordes
Midieron distancia pico-pico entre los
arreglos translacionales adyacentes
Periodicidad de 10 pb de los dinucleótidos
Esto restringe al DNA a un único arreglo rotacional que resulta en arreglos
translacionales discretos en cuantos de 10 pb
Mas experimentos…
Genes con nucleosomas
H2A.Z muy “fuzzy”
Contienen TATA, regulados
positivamente por factores
remodeladores de la cromatina,
negativamente por factores
modificadores de histonas
Reposicionamiento de nucleosomas por reguladores de cromatina
tiene rol en la regulación de expresión génica
Distribución de nucleosomas H2A.Z
respecto de los elementos cromosómicos
Regiones teloméricas y centroméricas con
nucleosomas H2A.Z en posiciones fijas
espaciadas a 200 pb.
Nucleosoma centromérico especializado
sin H2A.Z H2A quizás?
Distribución de nucleosomas H2A.Z respecto
de los elementos cromosómicos
Orígenes de replicación (ARSs)
sin nucleosomas H2A.Z éstos
estaban flanqueándolos
Distribución de los nucleosomas H2A.Z
respecto de los elementos cromosómicos
Promotores sin TATA:
espaciamiento canónico de
nucleosomas (165 pb.)
Promotores con TATA:
distribución no canónica
Y además…
Genes con distintos
niveles de transcripción
Niveles de H2A.Z
reducidos
depleción de
nucleosomas
Posicionamiento traslacional de
nucleosomas siempre sobre el
ORF
Distribución de los elementos regulatorios de la transcripción a lo largo
de la superficie del nucleosoma.
a.- la región TATA está distribuida a lo largo del borde río abajo del primer nucleosoma río
arriba.
b.- la región TSS está concentrada en el borde río arriba del nucleosoma +1, el cual tiende a
ser menos “fuzzy” que otros nucleosomas.
Distribución de las regiones conservadas de unión a los factores de
transcripción (TF).
c.-Los sitios de unión a TF están localizados cerca de los bordes de los nucleosomas y están
concentrados a una distancia de 10 pb. entre ellos y concuerdan con la zona que se expone
del nucleosoma (surco mayor del DNA) en el arreglo rotacional.
d.-Los sitios a los cuales se unen los TF están localizados cerca de los bordes de los
nucleosomas, lo que sugeriría que una consecuencia de la unión de los TF provocaría un
desplazamiento traslacional del nucleosoma.
Modelo propuesto
Representación del arreglo rotacional de los sitios de unión a lo TF y
TSSs sobre la superficie del nucleosoma.
Conclusiones
 Se pudo establecer un mapa nucleosomal para H2A.Z a lo largo del genoma de
S. cerevisiae
 Se determinó una alta localización de H2A.Z en la región 5´de zonas
trancripcionalmente activas. También está presente en otros elementos
cromosomales como telómeros y centrómeros
 Existe una periodicidad de dinucleótidos AA, TT, AT y TA en contrafase con
dinucleotidos GG, CC, GC y CG, cada 10 bp. Esta periodicidad restringe al DNA a
un único arreglo rotacional y limita a cuantos de 10 bp el arreglo traslacional
 Los nucleosomas con H2A.Z pueden estar traslacionalmente posicionados o
dispersos (fuzzy).
 Los promotores con TATA box contienen los nucleosomas fuzzy mientras que
aquellos sin TATA poseen los nucleosomas posicionados.
 Los nucleosomas se ubican dispersos en el borde upstream de las cajas TATA,
mientras que el nucleosoma del sitio de inicio de la transcripción (TSS) está
posicionado.
 Los sitios de unión para los factores de transcripción se ubican en los surcos
mayores de la superficie externa del nucleosoma distal.
Gracias!
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