Apresentação the complexities of micro rna regulation mirandering around the rules
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The document discusses the complex regulation of microRNAs (miRNAs) and their role in cancer. It describes how miRNAs are produced through transcription and processing, how they can both repress and activate mRNA expression through binding to different regions, and how miRNA regulation is often disrupted in cancer through genetic and epigenetic changes.
![Introdução
• Apresentam função na degradação ou inibição da
tradução do mRNA [1].
25/4/2013
Fonte: http://www.laskerfoundation.org/awards/2008_b_description.htm](https://image.slidesharecdn.com/apresentaothecomplexitiesofmicrornaregulation-miranderingaroundtherules-130425200100-phpapp01/85/Apresentacao-the-complexities-of-micro-rna-regulation-mirandering-around-the-rules-5-320.jpg)
![Introdução
• O release 18 do miRBase contém mais de 1.900
miRNAs maduros distintos, com mais de 1.520
loci de genes de miRNA somente de humanos.
• Além disso, o número de publicações na PubMed
com referências para a palavra-chave
“microRNA” acompanhou esse crescimento
exponencial [2].
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![Introdução
25/4/2013
Fonte: [2]](https://image.slidesharecdn.com/apresentaothecomplexitiesofmicrornaregulation-miranderingaroundtherules-130425200100-phpapp01/85/Apresentacao-the-complexities-of-micro-rna-regulation-mirandering-around-the-rules-8-320.jpg)
![Repressão e ativação da expressão
do MRNA
Oscilação entre ativação e repressão da expressão
• A associação do miRNA com diferentes fatores pode (ou
não) definir a característica ativadora ou repressora;
• AGO2 + miRNA associado com outros fatores (GW182)
podem resultar na repressão e/ou degradação do mRNA.
• GW182 possui papel na estabilidade do miRNA [3].
• AGO2 + FXR1 (fragile-X-mental retardation) + outros
fatores formam um “complexo de ativação” miRNP
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![MiRNA e Câncer
Estudos mostram que os miRNAs têm sua expressão
desregulada em células anormais [4].
• Exemplo:
• miR-15a e -16-1 são super-expressos no cromossomo 13q14
• Regiões associadas a CLL e outros cânceres;
• Células normais possuem menor quantidade relativa desses dois
miRNAs
• Podem regular positivamente e negativamente.
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![MiRNA e Câncer
Tumor Método de
profiling
Regulador
(+)
Regulador
(-)
Anotação
Pancreático Array miR-196a miR-217 Adenocarcinoma
ductal vs. Pancreatite
e tecido normal
Câncer de
mama
Array miR-21 miR-125b,
-145
Características
clinicopatológicas
Câncer da
tireóide
Array miR-30d, -
125b, -26a
e -30ª-5p
Carcinomas de
tireóide anaplásico vs.
Tecidos normais
25/4/2013
Fonte: [4]](https://image.slidesharecdn.com/apresentaothecomplexitiesofmicrornaregulation-miranderingaroundtherules-130425200100-phpapp01/85/Apresentacao-the-complexities-of-micro-rna-regulation-mirandering-around-the-rules-36-320.jpg)
![Referências
• [1] BREVING, K.; ESQUELA-KERSCHER, A. The complexities
of miRNA regulation: mirandering around the rules. The
International Journal of Biochemistry & Cell Biology, vol.
42, p.1316-1329 2010.
• [2] KOZOMARA, A.; GRIFFITHS-JONES, S. miRBASE:
integrating microRNA annotation and deep-sequencing data.
Nucleic Acids Research, vol. 39, 2011.
• [3] YAO, B.; CHEN, Y. C.; CHANG, L. J.; CHAN, E. K. Defining
a new role of GW182 in maintaining miRNA stability. PubMed
Reports, 13 (12), 2012.
• [4] LEE, Y. S.; DUTTA, A. MicroRNAs in Cancer. Annu Rev
Pathol., vol. 4, p.199-227, 2010.
25/4/2013](https://image.slidesharecdn.com/apresentaothecomplexitiesofmicrornaregulation-miranderingaroundtherules-130425200100-phpapp01/85/Apresentacao-the-complexities-of-micro-rna-regulation-mirandering-around-the-rules-46-320.jpg)
Apresentação the complexities of micro rna regulation mirandering around the rules
- 1. THE COMPLEXITIES OF MICRORNA REGULATION: MIRANDERING AROUND THE RULES Kimberly Breving, Aurora Esquela-Kerscher Department of Microbiology and Molecular Cell Biology, Eastern Virginia Medical School, Norfolk, VA , United States 25/4/2013 Apresentação: Vitor Lima Coelho Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação Laboratório Nacional de Computação Científica Petrópolis, RJ
- 2. Tópicos • Introdução • Biogênese do miRNA • Repressão e Ativação do mRNA • miRNA e Câncer • Considerações finais • Referências 25/4/2013
- 4. Introdução • MicroRNAs (miRNAs) são pequenas moléculas de RNA de fita única com aproximadamente 22 nucleotídeos. • Em geral, os miRNAs são localizados nas regiões intergênicas, nos éxons ou íntrons de outros genes. 25/4/2013
- 5. Introdução • Apresentam função na degradação ou inibição da tradução do mRNA [1]. 25/4/2013 Fonte: http://www.laskerfoundation.org/awards/2008_b_description.htm
- 6. Introdução • Considerada a maior classe de reguladores gênicos. • O miRBase é um repositório online de anotações e sequências de miRNA. • O número de sequências da base de dados sofreu crescimento exponencial desde sua implementação. 25/4/2013
- 7. Introdução • O release 18 do miRBase contém mais de 1.900 miRNAs maduros distintos, com mais de 1.520 loci de genes de miRNA somente de humanos. • Além disso, o número de publicações na PubMed com referências para a palavra-chave “microRNA” acompanhou esse crescimento exponencial [2]. 25/4/2013
- 10. Biogênese do miRNA •Núcleo: • Transcrição • Formação de pre-miRNA •Citoplasma: • Formação do miRNA maduro. • Atuação. 25/4/2013
- 11. Biogênese - Núcleo Transcrição: • Regulada positivamente e negativamente: • Fatores de transcrição. • Elementos silenciadores. • Modificações da cromatina. 25/4/2013
- 12. Biogênese - Núcleo Transcrição: • Atuação da polimerase II e alguns casos polimerase III • Regiões intergênicas, éxons ou íntrons de outros genes. 25/4/2013
- 13. Transcrição: • Fatores de transcrição: • Podem se ligar aos elementos promotores e modular a expressão do miRNA. • C-Myc: fator de transcrição oncogênica sobre o miR-17- 5p. • p53: proteína citoplasmática regula família miR-34 25/4/2013 Biogênese - Núcleo
- 14. Transcrição: • Fatores de transcrição: • Fatores regulatórios de transcrição estão associados a supressores de tumor e oncogenes. 25/4/2013 Biogênese - Núcleo
- 15. Biogênese - Núcleo Transcrição: • Certos lóci de miRNA estão sobre regiões de CpG (C – pontes de fosfodiéster - G) indicando controle epigenético. 25/4/2013
- 16. Biogênese - Núcleo Transcrição: • Alguns miRNA tem sua transcrição dependente do nível de metilação. • Nos vertebrados, a seqüência CpG é um sinal para a metilação pelas metiltransferases. • A principal função da metilação nestes organismos é a repressão da expressão gênica. • Seqüências não devem estar metiladas para serem transcritas (ao menos na região promotora). 25/4/2013
- 17. Biogênese - Núcleo Transcrição: • Estudos apontam que os miRNAs podem ser transcritos bidirecionalmente. • Pode gerar miRNA maduro com diferentes alvos. • Ou interferência caso os complexos de polimerase se colidam. 25/4/2013
- 18. Biogênese - Núcleo Formação do pre-miRNA: • 1 - Os miRNAs de mamíferos são transcritos pela RNA polimerase II. • Origina o pri- miRNA, formado por uma ou mais estruturas em forma de grampo (hairpin). 25/4/2013
- 19. Biogênese - Núcleo Formação do pre-miRNA: • 2 - Pri-miRNAs são processados por um complexo composto pela enzima Drosha + proteína DGCR8. • DGCR8 interage diretamente e de forma estável com o pri- miRNA, determinando a precisão e a eficiência da clivagem. 25/4/2013
- 20. Biogênese - Núcleo Formação do pre-miRNA: • O produto do microprocessamento nuclear é o pre- miRNA, formado por aproximadamente 70 nucleotídeos. 25/4/2013
- 21. Biogênese - Núcleo Formação do pre-miRNA: • O microprocessamento pelo complexo da Drosha não é obrigatório (BARTEL, 2004; DU & ZAMORE, 2005; WINTER et al., 2009). • Alguns pri-miRNAs intrônicos, após o processo de splicing, apresentam um tamanho apropriado e uma conformação de grampo semelhante a um pre-miRNA. • São levados diretamente ao citoplasma para serem novamente processados (RUBY et al., 2007). 25/4/2013
- 22. Biogênese - Núcleo Formação do pre-miRNA: • Então o pre-miRNA, é transportado ao citoplasma associado ao complexo Exp5 (Exportin- 5-Ran-GTP-dependent). 25/4/2013
- 23. Biogênese - citoplasma Formação do miRNA maduro: • 3 - O pre-miRNA é processado pelo complexo enzimático Dicer/TRBP, perdendo a configuração em “grampo” e originando duas fitas simples de miRNA de aproximadamente 22 nucleotídeos. 25/4/2013
- 24. Biogênese - citoplasma Atuação: • Uma fita se liga a uma proteína AGO2. • Acoplada ao complexo de proteínas que reprime ou degrada a tradução do gene alvo (miRNP). 25/4/2013
- 25. REPRESSÃO E ATIVAÇÃO DA EXPRESSÃO DO MRNA 25/4/2013
- 26. Repressão e ativação da expressão do MRNA A repressão da expressão do mRNA • Atua principalmente na região UTR 3’. • Complementariedade imperfeita • Repressão da tradução • Degradação do mRNA 25/4/2013
- 27. Repressão e ativação da expressão do MRNA A repressão da expressão do mRNA • O controle da expressão do gene alvo também pode ser realizado através da associação do miRNA com regiões diferentes da UTR 3’ • Regiões codificadoras; • Elementos da UTR 5’; 25/4/2013
- 28. Repressão e ativação da expressão do MRNA A repressão da expressão do mRNA • miRNAs podem se ligar a regiões de sequências codificadoras de aminoácidos dos transcritos de mRNA: 25/4/2013
- 29. Repressão e ativação da expressão do MRNA A repressão da expressão do mRNA • Redes complexas de miRNAs distintos podem se ligar em diferentes regiões de complementariedade do mRNA; • Essas regiões podem ser tanto codificadoras quanto não- codificadoras. 25/4/2013
- 30. Repressão e ativação da expressão do MRNA A ativação da expressão do mRNA • Complementariedade imperfeita com elementos promotores de genes codificadores de proteínas. • Ativação de RNA (aRNA) • miR-373 25/4/2013
- 31. Repressão e ativação da expressão do MRNA A ativação da expressão do mRNA • Indução da tradução de proteínas. • Condições promotoras ótimas. • Associação com elementos da UTR 5’. 25/4/2013
- 32. Repressão e ativação da expressão do MRNA Oscilação entre ativação e repressão da expressão • A associação do miRNA com diferentes fatores pode (ou não) definir a característica ativadora ou repressora; • AGO2 + miRNA associado com outros fatores (GW182) podem resultar na repressão e/ou degradação do mRNA. • GW182 possui papel na estabilidade do miRNA [3]. • AGO2 + FXR1 (fragile-X-mental retardation) + outros fatores formam um “complexo de ativação” miRNP 25/4/2013
- 33. Repressão e ativação da expressão do MRNA Fatores de inibição da atuação do miRNA: • Fatores de ligação de RNA Dnd1(Dead end homolog 1) e HuR (Hu antigen R) quando se ligam ao mRNA podem inibir a repressão causada pelo miRNA. • Altera os pontos de ligação do complexo miRNP, reduzindo a afinidade do miRNA com o mRNA. 25/4/2013
- 35. MiRNA e Câncer Estudos mostram que os miRNAs têm sua expressão desregulada em células anormais [4]. • Exemplo: • miR-15a e -16-1 são super-expressos no cromossomo 13q14 • Regiões associadas a CLL e outros cânceres; • Células normais possuem menor quantidade relativa desses dois miRNAs • Podem regular positivamente e negativamente. 25/4/2013
- 36. MiRNA e Câncer Tumor Método de profiling Regulador (+) Regulador (-) Anotação Pancreático Array miR-196a miR-217 Adenocarcinoma ductal vs. Pancreatite e tecido normal Câncer de mama Array miR-21 miR-125b, -145 Características clinicopatológicas Câncer da tireóide Array miR-30d, - 125b, -26a e -30ª-5p Carcinomas de tireóide anaplásico vs. Tecidos normais 25/4/2013 Fonte: [4]
- 37. MiRNA e Câncer 25/4/2013 Mecanismos de desregulação de miRNA em câncer • Anormalidade genômica: • deleção, amplificação, etc. cromossômicas. • Fatores epigenéticos: • Hipermetilação em ilhas de CpG em regiões promotoras resultam em silenciamento transcricional de genes supressores de câncer. • Regulação transcricional • Fatores de transcrição impactam nos processos celulares. • Regulação nas etapas de processamento de miRNA • Níveis alterados de Dicer ou Drosha em células cancerígenas.
- 39. Considerações Finais • miRNAs desempenham papéis essenciais durante o desenvolvimento e homeostase na fase adulta. • Um único miRNA pode realizar atividades biológicas relacionadas com diversos genes. • Múltiplos fatores estão associados à sua regulação. 25/4/2013
- 40. Considerações Finais • Regulação de Genes ultraconservados (GUC): • Genes de transcritos de RNA não codificadores encontrados no genoma humano que compartilham um alto grau de conservação com outros vertebrados e são hipoteticamente considerados importantes funcionalmente. 25/4/2013
- 41. Considerações Finais • A desregulação dos miRNA podem resultar em uma série de efeitos negativos devido a expressão incorreta tanto de genes codificadores quanto não codificadores de proteínas. 25/4/2013
- 42. Considerações Finais • Fatores celulares e ambientais podem definir se um miRNA irá reprimir ou ativar a expressão de um gene e induzindo ou bloqueando determinadas atividades celulares, como crescimento e diferenciação. 25/4/2013
- 43. Considerações Finais • Resultados preliminares sugerem que miRNAs podem ser úteis para terapia do câncer. • No entanto, há ainda uma lacuna significante entre as pesquisas e a aplicação clínica. 25/4/2013
- 44. Considerações Finais • Em paralelo, é necessário adquirir maior conhecimento sobre a biogênese, interação dos miRNAs com a expressão gênica e como essas interações estão relacionadas com a tumorigênese. 25/4/2013
- 46. Referências • [1] BREVING, K.; ESQUELA-KERSCHER, A. The complexities of miRNA regulation: mirandering around the rules. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, vol. 42, p.1316-1329 2010. • [2] KOZOMARA, A.; GRIFFITHS-JONES, S. miRBASE: integrating microRNA annotation and deep-sequencing data. Nucleic Acids Research, vol. 39, 2011. • [3] YAO, B.; CHEN, Y. C.; CHANG, L. J.; CHAN, E. K. Defining a new role of GW182 in maintaining miRNA stability. PubMed Reports, 13 (12), 2012. • [4] LEE, Y. S.; DUTTA, A. MicroRNAs in Cancer. Annu Rev Pathol., vol. 4, p.199-227, 2010. 25/4/2013
- 47. OBRIGADO! 25/4/2013 Apresentação: Vitor Lima Coelho Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação Laboratório Nacional de Computação Científica Petrópolis, RJ