Telomere maintenance, function and evolution: the yeast paradigm

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Telomere maintenance, function and evolution the
yeast paradigm
M. T. Teixeira E. Gilson

• Cromosome Research (2005) 13535-548

Cibele Caio Diogo Cavalcanti Sárah Oliveira
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Telômero

• Complexos de DNA-proteina
• Extremidades dos cromossomos lineares
• protegem da degradação, recombinação e fusões
  robertsonianas, estabilizando-os.

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Estrutura Telomérica
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Estrutura Telomérica

• Modelo proposto para a extremidade telomérica de
  um cromossomo.

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Replicação

• Região sem primer no filamento lagging
• Impossível substituição por DNA
• Telômeros mais curtos a cada ciclo.

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Telomerase
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Ação da Telomerase
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Objetivos

• Examinar o conhecimento atual sobre os processos
  biológicos que operam-se em telômeros de espécies
  diferentes de levedura, enfocando Saccharomyces
  cerevisiae.
• Discutir um possível cenário evolutivo que
  explique a incrível diversidade molecular dos
  telômeros de leveduras.

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Por que leveduras?

• Fungos de origem heterogênea
• Unicelulares
• Reprodução vegetativa
• Apareceram diversas vezes durante a evolução
  entre determinados fungos
• Ramos independentes cedo na evolução fúngica
• Saccharomyces cerevisiae x Schizosaccharomyces
  pombe

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Por que leveduras?

• Telomerase dependentes
• EST Ever Short Telomeres
• Identificação de mutantes de telomerase
• TPE Telomere Position Effect
• Componentes para função dos telômeros e
  telomerase
• Fatores envolvidos na manutenção do telômero

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Por que leveduras?

• Genética e Genômica das leveduras ferramentas
  importantes para a pesquisa de telômeros.
• Seqüenciamento do genoma de S. cerevisiae
• Subunidade catalítica da telomerase

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Objetivo mais recente

• Descrever o metabolismo telomérico global em
  alguma levedura modelo
• Seguir a evolução de funções celulares essenciais
  a partir de diversos filos de levedura

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Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae

• CARACTERÍSTICAS GERAIS
• Repetições Variável TG1-3 ou TG2-3(TG)1-6
• Natureza repetitiva (manutenção)
• Degeneração

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TGGGTGGG
TGGTGTG
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CICLO 1
5
3
TG
ACACACCCACACAC
TGTGTGTGGGTGTGTG
CICLO 2
TGTGTGTGGGTGTGTG
ACACACCCACACAC
ACACACCCACACAC
TGTGTGTGGGTGTGTG
ACACACCCACACAC
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Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae

• FUNCIONALIDADE
• Genes envolvidos (fig3)
• In vivo Proteínas adicionais (Est1, Est3, Cdc13)
• Cdc13
• Ten1 DNApol a
• Stn1

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EST2
ACACACCCACACAC
TLC1
ACACACCCACACAC
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Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae

• FUNCIONALIDADE
• Genes envolvidos (fig)
• In vivo Proteínas adicionais (Est1, Est3, Cdc13)
• Cdc13
• Ten1 DNApol a
• Stn1

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Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae

• FUNCIONALIDADE
• Fatores Ku, Mre11/Xrs2/Rad50, Rad27, DNA2
  (revisão)
• Ciclo celular (cascata protéica)

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Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae

• ESTRUTURA /REGULAÇÃO
• Telossomo
• 32 telômeros (4-6 estruturas)
• TPE Sir interação com histonas

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telômero
telômero
o gene ADE2 na posição correta no cromossomo
Gene ADE2 sendo expresso
Gene ADE2 sendo expresso (branco) Gene ADE2
não-expresso (vermelho)
gene ADE2 localizado perto do telômero
Gene branco na posição correta
heterocromatina
Olho normal (gene branco expresso)
Inversão rara no cromossomo
Gene branco perto da heterocromatina
Olho com coloração variada (gene branco expresso
em setores vermelhos, não- expresso em setores
brancos)
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Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae

• Rap1
• Transcrição (sítios não teloméricos)
• Fusão
• Comprimento (Rif1 e Rif2)
• TPE Sir

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Evolução do DNA telomérico
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Unidade de repetição telomérica em eucariotos.
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Unidade de repetição telomérica em ascomicetos
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Evolução do DNA telomérico

• TTAGGG Presente antes da divergência das
  leveduras
• Encontrada nas regiões subtelocêntricas de Sc
• Linhagens humanizadas
• Reconstituição da biologia telomérica humana
• Estudos de evolução reversa
• Entender adaptações a uma condição ancestral
• Há um continuum funcional
• TTAGGG ? TG-degenerado

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Evolução do DNA telomérico

• Características que contribuíram para a rápida
  evolução telomérica em levedura
• Suas telomerases podem acomodar uma variedade de
  mutações (CA) no molde de RNA
• Atividade da telomerase adaptada para qualquer
  dos modelos

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Evolução do DNA telomérico

• Particularidades para evolução
• Preservação de um capeamento eficiente
• Quartetos G (G4) característica conservada do
  DNA telomérico

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(No Transcript)
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Evolução de proteínas teloméricas de ligação ao
DNA
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Domínios Rap1 conservados em Ascomicetos.
32
Modelo para a evolução dos telômeros em
Ascomicetos.
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Tabela 1. Conservação de proteínas teloméricas em
Ascomicetos.
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• Tbf1 remanescente de uma única proteína de
  ligação ao telômero
• - Sc repetições TTAGGG
• -Regulam o comprimento do telômero
• Atividade de ligação ao DNA telomérico de Sp

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Modelo para a evolução dos telômeros em
Ascomicetos.
36
Tabela 1. Conservação de proteínas teloméricas em
Ascomicetos.
37
Modelo para a evolução dos telômeros em
Ascomicetos.
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• Propostas
• - Um ou mais mutações do molde Rap1 e
  Cdc13
• - Testar Cdc13
• - Proteção ao filamento
  G-overhang
• - Estrutura do DNA G4
• DNA telomérico limitado aos domínios diferentes
• - Funções importantes são mantidas por
  domínios similares

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Evolução do DNA telomérico

• Evolução dos telômeros e suas proteínas
• Adaptação
• Genes subteloméricos

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