programa de pós-graduação em genética e melhoramento …
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Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas
LGN 5799 - SEMINÁRIOS EMGENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS
RNA DE INTERFERÊNCIA E microRNA EM PLANTASAluno: Pedro Henrique Braga Pierozzi
Orientador: Prof. Dr. José Baldin Pinheiro
Departamento de GenéticaAvenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: 13400-970 - Piracicaba - São Paulo - Brasil
Telefone: (0xx19) 3429-4250 / 4125 / 4126 - Fax: (0xx19) 3433-6706 - http://www.genetica.esalq.usp.br/semina.php
Sumário
Tipos e papéis da molécula de RNA
RNAi
- Biogênese
- Mecanismo
microRNA
- Biogênese
- Mecanismo
Comparação: RNAi x microRNA
Particularidades do RNAi e microRNA de plantas
Funções, aplicações e perspectivas
Tipos de RNA
RNA mensageiro RNA transportador
RNA ribossômicoProteProteíínasnas SubSub--unidadesunidades RibossomoRibossomo
Proc
ari
Proc
ari óó
tico
tico
Euca
riEu
cari óó
tico
(ver
tebr
ado)
tico
(ver
tebr
ado)
Tipos de RNA
Pequeno RNA nuclear (snRNA)
Pequeno RNA nucleolar (snoRNA)
Novos pequenos RNAs não codificadores de proteínas
- RNA de interferência (RNAi ou siRNA)
- microRNA (miRNA)
- siRNA de ação trans (ta-siRNA)
Papel do RNA
Papel do RNAModelo Modelo II
Gene ReguladorGene Regulador
RepressorRepressor
Modelo IIModelo II
RepressorRepressor
Repressão ou InduRepressão ou Induççãoão
MetabMetabóólitolito
MetabMetabóólitolito
Repressão ou InduRepressão ou Induççãoão
OperadorOperadorGenes Genes
EstruturaisEstruturais
OperadorOperadorGenes Genes
EstruturaisEstruturais
GenesGenes
GenesGenes
MensageirosMensageiros
MensageirosMensageiros
ProteProteíínasnas
ProteProteíínasnas
OperadorOperador
Gene ReguladorGene Regulador
Modelo proposto por Jacob e Monod em 1961 para explicar a regulação da expressão gênica baseada no RNA
RNAi
RNAi
RNAi
RNA RNA SenseSense RNA RNA AntisenseAntisense RNA FitaRNA Fita--dupladupla
Tipo SelvagemTipo Selvagem Tipo SelvagemTipo Selvagem ContraContraíídodo
RNA RNA AntisenseAntisense RNA FitaRNA Fita--dupladupla
Não injetadoNão injetado
Embrião de Embrião de C. C. eleganselegans
Adu
ltoA
dulto
Adu
ltoA
dulto
RNA ControleRNA Controle
RNAi
Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2006
Andrew Fire Craig Mello
RNAi
RNAi
RNAi
duplex duplex siRNAsiRNA
complexo complexo siRNAsiRNA -- RISCRISC
FunFunçção ão siRNAsiRNA
pareamento perfeito pareamento perfeito com com mRNAmRNA alvoalvo
seqseqüüência alvoência alvo
degradadegradaçção do alvoão do alvo
ssRNAssRNA ‘‘aberranteaberrante’’
ssííntese de RNA ntese de RNA pela pela RdRPRdRP
dsRNAdsRNAexexóógenogeno
dsRNAdsRNAviralviral
dsRNAdsRNAtransposontransposon??
siRNAsiRNA ativa o complexoativa o complexo
reconhecimento do alvoreconhecimento do alvo
ssííntese de RNA ntese de RNA pela pela RdRPRdRP
clivagem do alvo clivagem do alvo pela pela endonucleaseendonuclease
siRNAssiRNAs secundsecundáários rios gerados pela DICERgerados pela DICER RNA degradado pela RNA degradado pela exonucleaseexonuclease
AltaAlta BaixaBaixa
RNAi
NNúúcleocleo
DegradaDegradaçção doão domRNAmRNA
GeraGeraçção ão enzimenzimááticatica
SSííntese ntese ququíímicamica
RNAi
Um modelo de patogenicidade mediado por silenciamento por RNA
InfecInfecçção viralão viral InfecInfecçção viralão viral
siRNAssiRNAs viraisvirais RdRPRdRP viralviral
mRNAmRNA hospedeirohospedeiro mRNAmRNA hospedeirohospedeiro mRNAmRNA hospedeirohospedeiro
SilenciamentoSilenciamento do gene do gene hospedeiro e sintomashospedeiro e sintomas
siRNAssiRNAs, , silenciamentosilenciamento do do gene hospedeiro e sintomasgene hospedeiro e sintomas
siRNAssiRNAs, , silenciamentosilenciamento do do gene hospedeiro e sintomasgene hospedeiro e sintomas
RNAi
Elementos repetitivos de Elementos repetitivos de genes genes ““antisenseantisense””
InfecInfecçção viralão viral TransfecTransfecççãoão
clivagem do clivagem do mRNAmRNA SilenciamentoSilenciamento por por heterocromatizaheterocromatizaççãoão
microRNA
Exemplo de estrutura secundária de microRNAs de plantas em Arabdopsis, arroz e Populus.
microRNA
Distribuição de microRNAs em plantas
FamFamíílias de lias de miRNAmiRNA Genes Genes miRNAmiRNA
microRNA
Complexo Complexo MicroprocessadorMicroprocessador
NNúúcleocleoCitoplasmaCitoplasma
Despareamento da dupla fitaDespareamento da dupla fita
clivagem do mRNAclivagem do mRNA repressão traducionalrepressão traducional
Gene alvoGene alvo
Uma das fitas Uma das fitas éé incorporada incorporada ao complexo RISCao complexo RISC
microRNA
microRNA
Sobreposição das vias reguladas por miRNAs de plantas
microRNA
Amostra de fenótipos de RNA resultantes da superexpressão de microRNA(miRNA) em Arabdopsis
miR156
miR319
miR172
miR164
miR166
miR160
miR159a
microRNAFenótipos de Arabdopsis expressando resistência aos alvos de miRNA
MYB33 resistente ao miR159
PHB
resi
sten
te a
o m
iR16
6
ARF17 resistente a miR160
CUC1 resistente a miR164
AP2 resistente a miR172
RNAi x microRNA
Via do Via do microRNAmicroRNA Via do PTGS/Via do PTGS/RNAiRNAi
precursor do precursor do miRNAmiRNA longa mollonga moléécula de RNA fitacula de RNA fita--dupladupla
Pequenos segmentos de complementaridade no terminal 3Pequenos segmentos de complementaridade no terminal 3’’--UTRUTR Complementaridade quase perfeita Complementaridade quase perfeita com a região com a região codantecodante ou UTRou UTR
TraduTraduçção atenuadaão atenuadamRNAmRNA clivadoclivado
Diversos Diversos miRNAmiRNA de de
plantasplantas
Particularidades do RNAi e microRNA de plantas
a) Processamento do a) Processamento do pripri--miRNAmiRNA pela enzima pela enzima DroshaDrosha b) Processamento do b) Processamento do prepre--miRNAmiRNA pela enzima pela enzima DicerDicer
Possível mecanismo de ação das enzimas Drosha e Dicer
Funções dos RNA reguladores
RNA exRNA exóógenogeno
RNA viralRNA viral
clivagem e clivagem e degradadegradaçção do ão do mRNAmRNA
supressão da ssupressão da sííntese ntese de protede proteíínasnas
InibiInibiçção da são da sííntese de RNAntese de RNA
CondensaCondensaçção da cromatinaão da cromatina
Obrigado!