Epigenetik Kromatin og kromosomer n celles DNA er

Epigenetik

Kromatin og kromosomer • Én celles DNA er cirka 2 -3 m langt i udstrakt form • I cellen er DNA’et pakket tæt sammen i kromatinstrukturer, som folder yderligere op og danner et kromosom • Kromatin kan enten være løst eller tæt pakket, hvilket afgør om generne inden i kromatinen er aktive eller inaktive • Mennesket har i alt 46 kromosomer

Epigenetik h. Me Arvelige ændringer i genudtrykket som sker uden at ændre DNA-sekvensen • • DNA-methylering Histonmodifikationer Mikro. RNA Nukleosom-sliding Styrer hvor åben DNA-strukturen er! Jones et al, 2008. Nature

DNA-methylering • Tilføjelsen af en methyl-gruppe til cytosin-basen • Sker oftes på positioner, hvor cytosin efterfølges af en guaninebase: Cp. G-positioner • Påførelsen af methyl-gruppen sker vha. enzymerne DNA methyltransferaser (DNMTs) Ciechomska et al, 2019. Cells

DNA-methylering nedarves gennem celledeling DNA methyltransferaser kopierer methyleringen fra den gamle streng til den nye streng under replikationen CH 3 A T C G T A A C T A C G G T C A T A G C A T DNMT T G A T G C C A G T CH 3 T A G C A T T G A T G C C A G T CH 3 A T C G T A A C T A DNMT C G G T C A CH 3 T A G C A T T G A T G C C A G T CH 3

Methylering af promotere kan medføre nedlukning af gener Aktiv gen Inaktiv gen

Methylering er med til at styre hvilke gener, der udtrykkes i cellen, og dermed til at styre cellens fænotype: altså fx om det er en blodceller en levercelle

Histonmodifikationer Nukleosom • Histoner er proteiner, der pakker DNA’et tæt sammen i nukleosomer (8 histoner = 1 nukleosom) • Histonerne har protein-haler, der stikker ud fra komplekset. • Disse haler kan kemisk modificeres af enzymer, hvilket styrer hvor tæt DNA’et pakkes CTAGTAACGTAC CAGTT

Nukleosom-sliding hen af DNA’et • Nogle enzymer kan rykke nukleosomer tættere på eller længere fra hinanden. • Jo mere plads mellem nukleosomerne, desto lettere kan proteiner og enzymer, involveret i transkriptionen, binde.

Micro. RNA (mi. RNA) • Små ikke-kodende RNA-molekyler • Regulerer genets aktivitet på RNA niveau (altså efter transkriptionen) • Binding af mi. RNA til m. RNA (vha. baseparring) resulterer i slukning af RNA’et enten ved: • Kløvning af RNA’et • Forhindre at ribosomet binder

Ribosom Translation m. RNA A mi. RN

Undersøgelse af DNAmethylering

Bisulfid-behandling af DNA Bisulfid-behandling PCR-reaktion

Pyrosekventering – måler DNA-methylering i specifikke brugerdesignede regioner 1) 2) Opformer DNA ved PCR: Forward primer BS- DNA Reverse primer + biotin 3) Sekventering: pyromaskine Pyromaskinen tilføjer en base af gangen. Hvis det er komplementær til den opformerede sekvens frigives et lys, som aflæses af maskinen. Derved kan maksinen se om det er et cytosin (methyleret cytosin) eller thymin (umethyleret cytosine). Lys DNA fra PCR’en Enzymer (DNA polymerase mm. ) Baser / substrat

Opgave: Myelodysplastisk syndrom – en epigenetisk sygdom Myelodysplastisk syndrom (MDS) er en alvorlig blodkræftform i de bloddannende celler i knoglemarven. Sygdommen kendetegnes ved: 1) blodmangel 2) Hyppige infektioner (der bliver ikke produceret nok immunceller) 3) Hyppige blødninger (der er ikke blodplader nok) MDS er en af de mest kendte epigenetiske sygdomme! med massive ændringer i DNA-methylering over hele genomet. Behandling: DNA methyltransferase inhibitorer (azacytidine og decitabine) MDS

LINE 1 • Repetitive DNA sekvenser • Udgør ca. 17% af menneskets genom • Et mål for global DNA methylering Cp. G 1 Cp. G 2 Cp. G 3 Line 1 I opgaven blev LINE 1 -methylering af 3 Cp. G sites undersøgt i 5 raske kontroller og 15 patienter med MDS. Yderligere blev LINE 1 -methyleringen målt i leukæmi-celler, der har været groet i laboratoriet og behandlet med forskellige koncentrationer af azacytidine i 3 dage.

Opgave • Udregn den gennemsnitlige LINE 1 -methylering for hver forsøgsperson. • Lav en graf, hvor den gennemsnitlige methylering for patienter sammenlignes med de raske kontroller. • Er der forskel? • Hvad kan det betyde? • Har forsøgspersonerne meget ens eller forskellige methylering? • Undersøg om der er nogle generelle mønstre i hvordan de 3 Cp. G sites er methyleret. • Lav en graf, der viser methyleringen per Cp. G site i leukæmicellerne ved forskellige koncentrationer af azacytidine • Hvilken koncentration får methyleringen til af falde? • Diskutér resultaterne