Telomere maintenance, function and evolution: the yeast paradigm

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1 Telomere maintenance, function and evolution: the yeast paradigm
M. T. Teixeira & E. Gilson Cromosome Research (2005) 13: Cibele Caio Diogo Cavalcanti Sárah Oliveira

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

3 Estrutura Telomérica

4 Estrutura Telomérica Modelo proposto para a extremidade telomérica de um cromossomo.

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

6 Telomerase

7 Ação da Telomerase

8 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.

9 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

10 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

11 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

12 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

13 Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae
CARACTERÍSTICAS GERAIS: Repetições; Variável [ TG1-3 ou TG2-3(TG)1-6]; Natureza repetitiva (manutenção) Degeneração

14 TGGGTGGG TGGTGTG

15 CICLO 1 5´ 3´ TG ACACACCCACACAC TGTGTGTGGGTGTGTG CICLO 2 TGTGTGTGGGTGTGTG ACACACCCACACAC ACACACCCACACAC TGTGTGTGGGTGTGTG ACACACCCACACAC

16 Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae
FUNCIONALIDADE: Genes envolvidos (fig3) In vivo: Proteínas adicionais (Est1, Est3, Cdc13) Cdc13 Ten1 DNApol α Stn1

17 EST2 ACACACCCACACAC TLC1 ACACACCCACACAC

18 Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae
FUNCIONALIDADE: Genes envolvidos (fig) In vivo: Proteínas adicionais (Est1, Est3, Cdc13) Cdc13 Ten1 DNApol α Stn1

19 Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae
FUNCIONALIDADE: Fatores: Ku, Mre11/Xrs2/Rad50, Rad27, DNA2 (revisão) Ciclo celular (cascata protéica)

20 Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae
ESTRUTURA /REGULAÇÃO: Telossomo 32 telômeros (4-6 estruturas) TPE: Sir interação com histonas

21 o gene ADE2 na posição correta no cromossomo Gene ADE2 sendo expresso
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 Olho com coloração variada (gene branco+ expresso em setores vermelhos, não- expresso em setores brancos) Gene branco + perto da heterocromatina

22 Biologia dos telômeros de Saccharomyces cerevisiae
Rap1: Transcrição (sítios não teloméricos) Fusão Comprimento (Rif1 e Rif2) TPE: Sir

23 Evolução do DNA telomérico

24 Unidade de repetição telomérica em eucariotos.

25 Unidade de repetição telomérica em ascomicetos

26 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

27 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

28 Evolução do DNA telomérico
Particularidades para evolução Preservação de um “capeamento” eficiente Quartetos G (G4): característica conservada do DNA telomérico

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30 Evolução de proteínas teloméricas de ligação ao DNA

31 Domínios Rap1 conservados em Ascomicetos.

32 Modelo para a evolução dos telômeros em Ascomicetos.

33 Tabela 1. Conservação de proteínas teloméricas em Ascomicetos.

34 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

35 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.

38 DNA telomérico limitado aos domínios diferentes
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

39 Evolução do DNA telomérico
Evolução dos telômeros e suas proteínas Adaptação Genes subteloméricos

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