A periodontite está relacionada à genética do hospedeiro, constituição do biofilme dental e fatores ambientais como o hábito de fumar. A metilação do DNA é um mecanismo de expressão genética que pode inibir ou silenciar a expressão do gene. Desta forma, vários pesquisadores têm se dedicado a estudar a influência genética sobre a suscetibilidade e/ou risco aumentado à doença periodontal. Estudos têm relatado associação entre vários biomarcadores epigenéticos com a inflamação periodontal. Considerando a hipótese de que existe associação do tabagismo com a metilação em genes relacionados à doença periodontal, o objetivo deste estudo foi verificar o padrão de metilação do DNA em células do epitélio oral de pacientes com periodontite crônica (CP) no promotor de um gene específico envolvido no controle da inflamação, como supressor da sinalização de citocinas (SOCS-1) em pacientes fumantes e não fumantes. O gene SOCS-1 é localizado no cromossomo 16p13.3, compostos por uma região amino-terminal, um domínio SH2 central e uma caixa SOCS. É um regulador negativo da via JAK / STAT. Inibe os efeitos biológicos de várias citocinas, incluindo IL-2, IL-3, IL-4, IL-6, interferão (INF) - γ e INF- α / β. Este foi um estudo caso-controle, comparando dois grupos, um grupo (teste) com consumo de 10 cigarros mínimos por dia, com diagnóstico de periodontite crônica e outro grupo controle que foram pacientes não fumantes com periodontite crônica. Para tal, DNA genômico foi purificado de células epiteliais bucais obtidas por meio de enxágue com sacarose 3%, por tempo único de coleta. O DNA foi modificado pelo bissulfito de Sódio e os padrões de metilação do DNA foram analisados com a técnica MS-PCR (Polymerase chain reaction). A análise estatística foi realizada pela plataforma estatística R version 3.3.2 Core Team (2016). Foi realizado Teste t de Student para amostras independentes e teste não paramétrico de Wilcoxon & Mann-Whitney para variáveis qualitativas; teste qui-quadrado e para a variável metilação, foi feito um teste exato de Fisher para testar a associação entre os grupos e a metilação. Os resultados indicaram que, para células epiteliais da mucosa bucal, a frequência de desmetilação no gene SOCS-1 é maior no grupo sem o hábito do fumo, em comparação ao grupo fumante. Foram detectadas diferenças no padrão de metilação entre os dois grupos. Ao estabelecer uma estimativa de risco relativo entre os grupos e a variável metilação, foi observado que pacientes fumantes têm 7,08 vezes (risco relativo) com um intervalo (1,95-51.46) de apresentar doença periodontal crônica, com um padrão de metilação no gene SOCS-1 / Periodontitis is related to host genetics, constitution of the dental biofilm and environmental factors such as smoking. DNA methylation is a mechanism of genetic expression that can inhibit or silence gene expression. In this way several researchers have been dedicated to study the genetic influence on the susceptibility and / or increased risk to periodontal disease. Studies have reported association between several epigenetic biomarkers with periodontal inflammation. Considering the hypothesis that there is an association between smoking and methylation in genes related to periodontal disease, the objective of this study was to verify the DNA methylation pattern in oral epithelial cells of patients with chronic periodontitis (ChP) in the promoter of a specific gene involved in the control of inflammation, as suppressor of cytokine signaling (SOCS-1) in smokers and nonsmokers patients. The SOCS-1 gene is located on chromosome 16p13.3 composed of an amino-terminal region, a central SH2 domain and a SOCS box. It is a negative regulator of the JAK / STAT path. It inhibits the biological effects of various cytokines, including IL-2, IL-3, IL-4, IL-6, interferon (INF) -γ and INF-α / β . This was an case-control type study, comparing two groups, a group with consumption of 10 minimum cigarettes per day, with a diagnosis of chronic periodontitis and another control group were non-smokers with chronic periodontitis. For this, genomic DNA was purified from oral epithelial cells obtained by rinsing with 3% sucrose, for a single time of collection. The DNA was modified by Sodium bisulfite and the methylation patterns of the DNA were analyzed with the MS-PCR technique (Polymerase chain reaction). Statistical analysis was performed by the statistical platform R version 3.3.2 Core Team (2016), Student\'s t-test was performed for independent samples and Wilcoxon\'s & Mann-Whitney non-parametric test for qualitative variables; chi-square test. For the methylation variable, an exact Fisher\'s test was performed to test the association between the groups and the methylation. The results indicated that, for oral mucosal epithelial cells, the frequency of demethylation in the SOCS-1 gene is higher in the non-smoking group as compared to the smoker group. statistically significant differences were detected in the methylation pattern between the two groups. When establishing an relative risk between the groups and the methylation variable, it was observed that smokers are 7.08 times (relative risk) of having chronic periodontal disease with a methylation pattern in the SOCS-1 gene

A principal característica do diabetes mellitus (DM) é a perda da homeostasia glicêmica. O músculo esquelético desempenha papel chave e a adequada expressão do transportador de glicose GLUT4 (gene Slc2a4) é fundamental. Regulações epigenéticas do Slc2a4, como acetilação/trimetilação de histona H3, nunca foram investigadas no DM; e o resveratrol, sugerido como sensibilizador da insulina, poderia modular essas regulações, pois ativa a desacetilase sirtuína 1 (SIRT1). O objetivo foi avaliar em modelos de DM o efeito do tratamento com resveratrol sobre a homeostasia glicêmica, a expressão de Slc2a4/GLUT4 em músculo esquelético, a regulação epigenética do Slc2a4, e a possível participação da SIRT1. Os dados revelam a ocorrência de regulações epigenéticas no gene Slc2a4 em músculo de animais diabéticos e mostra que o tratamento com insulina ou resveratrol modula algumas dessas alterações, melhorando o controle glicêmico. Esses resultados apoiam o resveratrol como um sensibilizador da insulina, e constroem bases para o desenvolvimento de terapias epigenéticas para o DM. / The main characteristic of diabetes mellitus (DM) is the loss of glycemic homeostasis. The skeletal muscle plays a key role and the maintenance expression of the GLUT4 glucose transporter (encoded by the Slc2a4 gene) is fundamental. Epigenetic regulations of Slc2a4, such as histone H3 acetylation/trimethylation, have never been investigated in DM; and resveratrol, suggested as an insulin sensitizer, could modulate these regulations, as it is an activator of the deacetylase sirtuin 1 (SIRT1). The aim was to evaluate in skeletal muscle of diabetic animals the effect of resveratrol treatment on glycemic homeostasis, Slc2a4/GLUT4 expression in skeletal muscle, the epigenetic regulation of Slc2a4, and the possible participation of SIRT1. The data reveals the occurrence of epigenetic regulation in the Slc2a4 gene in muscle of diabetic animals and the insulin or resveratrol treatment modulates some of these changes, improving glycemic control. These results support resveratrol as an insulin sensitizer, and build bases for the development of epigenetic therapies for DM.

Os genes homeobox atuam como reguladores da morfogênese e diferenciação celular embrionária, portanto, é evidente a possibilidade de sua expressão anormal estar presente na progressão de tumores. Estudos preliminares em nosso laboratório verificaram a participação de alguns genes homeobox em carcinoma epidermóide de boca (CEB). Este trabalho teve como objetivo avaliar a amplificação, expressão e o perfil de metilação dos genes HOXA5, HOXA7, HOXA9, HOXB5, HOXB13, HOXC12 em linhagem celular derivadas de CEB e tecidos frescos tumoral e não-tumoral. Além disso, verificar o efeito da desmetilação na expressão gênica de linhagens celulares que apresentaram genes 100% metilados e a participação das enzimas responsáveis pela metilação do DNA, bem como a expressão das DNAmetiltransferases (DNMT) nos tumores. A análise de amplificação do DNA e expressão de mRNA foi realizada por qRT-PCR. O perfil de metilação foi avaliada pelo sistema PCR Array e a análise proteica das DNMT1, DNMT3a, DNMT3b e HOXA9 foi verificada por meio de reações imunohistoquímicas. As linhagens celulares SCC4 e SCC9 foram utilizadas para análise de desmetilação com 5-aza-2\'-deoxicitidina e a linhagem SCC4 para avaliar os efeitos do aumento de expressão do HOXA9, na proliferação celular por imunocitoquimica para Ki67, migração celular por transwell e apoptose pela avaliação de células positivas no ensaio de TUNEL. Na comparação entre os grupos, o gene HOXA5 apresentou-se amplificado na margem em relação ao tumor; o HOXA9 apresentou nível de metilação aumentada no tumor; o HOXB5 com amplificação maior na margem, com nível de expressão do mRNA aumentada nos tumores, e nível de metilação do tumor maior em relação a margem, sendo correlacionada com menor sobrevida; HOXB13 se apresentou amplificado no tumor em relação a margem, e com nível de metilação maior nos tumores e, HOXC12 com níveis de metilação maior nos tumores em relação a margem. É interessante, que os mesmos genes que tiveram níveis de metilação aumentados nos tumores em relação a margem, também estavam 100% metilados nas linhagens celulares SCC4 e SCC9 e tiveram sua expressão restaurada após o tratamento com 5-aza-2´-deoxicitina. Na avaliação do nível de expressão das DNMTs nos tumores, a DNMT3b apresentou-se com níveis aumentados em relação a DNMT1 e DNMT3a, e quando avaliado em nível proteico, a DNMT3a pode ser correlacionada com melhor sobrevida. O aumento da expressão do gene HOXA9 mostrou diminuição da migração celular, porém não alterou a proliferação e apoptose celular. A expressão proteica não apresentou correlação com parâmetros clínicos. Em conclusão, os resultados mostram que os genes homeobox estudados estão pouco metilados nas linhagens celulares e em tecidos de CEB. A amplificação desses genes não é um evento frequente. O gene HOXA9 é pouco expresso no tumor, e o aumento da sua expressão em linhagens celulares diminui a migração celular. / Homeobox genes are important as morphogenetic and embrionary cellular differentiation regulators, therefore there is basis for their abnormal expression in tumor progression. Preliminary studies in our laboratory have shown that homeobox genes are dysregulated in oral squamous cell carcinoma (OSCC). This study evaluates the genomic amplification, mRNA expression and methylation status of HOXA5, HOXA7, HOXA9, HOXB5, HOXB13, HOXC12 in squamous cell carcinoma derived cell lines, and fresh tumor tissue. Also, analyzes the demethylation effect in gene expression of cell lines with genes showing 100% methylation, and the participation of enzymes responsible for DNA methylation, DNAmetiltransferases (DNMT), in gene and protein expression in tumors. DNA amplification and mRNA expression was analyzed by qRT-PCR. The methylation profile was evaluated by PCR Array System and DNMT1, DNMT3a, DNMT3b and HOXA9 protein expression was verified by immunohistochemistry. SCC4 and SCC9 cell lines were submitted to 5-aza-2\'-deoxycytidine for demethylation analysis. SCC4 cell lineage was analyzed by immunocytochemistry for Ki67, cell migration by transwell and apoptosis by TUNEL test after increased expression of HOXA9. HOXA5 gene was amplified in the adjacent margin when compared with the tumor; HOXA9 showed increased level of methylation in tumor; HOXB5 showed amplification in the margin, increased mRNA expression in tumors, increased methylation level and was correlated with decreased survival; HOXB13 was amplified in tumor samples when compared to the margins and also higher methylation level in tumors; and HOXC12 also showed increased methylation levels in tumors when compared to margin. Interestingly, the same genes with increased methylation levels in tumors, were also 100% methylated in cell lines SCC4 and SCC9. The expression of these gens was restored after treatment with 5-aza-2\'-deoxycytidine. DNMT3b presented higher levels of protein expression relative to DNMT1 and DNMT3a. DNMT3a protein expression was correlated with improved survival. SCC4 cells overexpressing HOXA9 gene showed decreased cell migration, with no effect on cell proliferation and apoptosis. HOXA9 protein expression was not correlated with clinical parameters. In conclusion, the results shows that homeobox genes are methylated in some OSCC cell lines and tissues. Amplification of these genes is not a frequent event. HOXA9 gene has low expression in OSCC, and when overexpressed in cell lines decreases cell migration.

A reprogramação nuclear de uma célula somática a um estado embrionário tem diversas aplicações, como pesquisas básicas na biologia do desenvolvimento, terapia celular, melhoramento genético em animais de produção e conservação de espécies. As principais técnicas utilizadas para a reprogramação nuclear são a transferência nuclear de células somáticas (TNCS) e a geração de células tronco pluripotente induzidas (iPS). Muitos trabalhos têm mostrado uma baixa eficiência no processo de reprogramação nuclear nas duas técnicas, além disso, modificações epigenéticas tem sido apontada como a principal barreira para uma reprogramação nuclear eficiente. Por esse motivo, medidas como a utilização de células menos diferenciadas e/ou alteração do perfil epigenético das células somáticas podem aumentar a eficiência destas técnicas. Por isso, o objetivo deste trabalho foi investigar a influência de marcas epigenéticas em células bovinas utilizadas na reprogramação nuclear mediada por TNCS ou superexpressão de genes relacionados a pluripotêcia (iPS). Para isso, utilizamos 3 abordagens. Primeiro, analisamos marcações epigenéticas relacionadas ao desenvolvimento embrionário e pluripotência (H3K9me2, H3K9me3, H3K9ac, 5mC e 5hmC) em diferentes tipos celulares, analisamos a expressão gênica de genes responsáveis por essas marcações em células de diferentes tecidos (ex. células tronco mesenquimais (MSC) e fibroblastos) e as utilizamos como doadoras de núcleo na TNCS. Na segunda e a terceira abordagem, utilizamos células com menores níveis de H3K9me2 para a geração de iPS e na TNCS, respectivamente. Além disso, por se mostrar eficiente na TNCS, analisamos o efeito da sincronização do ciclo celular por privação de soro fetal bovino (SFB) na geração de células iPS. Com o intuito de diminuir os níveis de H3K9me2, as células foram tratadas com UNC0638, um inibidor especifico das metiltransferases de histona G9a/GLP. Nossos resultados do primeiro experimento mostraram que as MSC podem ser utilizadas como doadoras de núcleo na TNCS, no entanto, mesmo com algumas diferenças na expressão gênica em relação aos fibroblastos, a produção de blastocistos não foi diferente entre as duas células. No segundo experimento, as células privadas de SFB geraram mais colônias que as células controle, enquanto que as células tratadas não apresentaram diferença. Por último, as células tratadas com o UNC0638 apresentaram um menor nível de metilação no DNA em zigotos em relação às células controle. Os resultados encontrados neste trabalho podem contribuir para o melhor entendimento dos mecanismos epigenéticos envolvidos na reprogramação nuclear de bovinos / Nuclear reprogramming of somatic cells to embryonic state has several aplications, such as basic research on developmental biology, cell therapy, genetic improvement in livestock animals and preservation of endangered species. The principal techniques utilized to achieve nuclear reprogramming are Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT) and induced pluripotency. Several works has reported low efficiency rates of nuclear reprogramming when these techniques are used to reprogram somatic cells. Moreover, epigenetic modifications acquired during development act as epigenetic barrier to the complete reprogramming process. For this reason, strategies such as use of less differentiated cells and/or modification of epigenetic profile of somatic cells might increase the efficiency these techniques. The objective of this work was investigate the influence of epigenetic marks in bovine cells utilized on nuclear reprogramming experiments mediated by SCNT or induced pluripotency. To investigate it, we used three approaches. First, we analyzed the epigenetic marks related to the embryonic development and pluripotency (e.g H3K9me2, H3K9me3, H3K9ac, 5mC and 5hmC), gene expression of genes involved in these epigenetic marks in different tissues (i.e. mesenchymal stem cells (MSC) and fibroblasts) and their use as nuclear donor cells on SCNT procedure. Regarding the second and the third approach, we utilized cells with reduced levels of H3K9me2 to generate iPS cells and cloned embryos, respectively. Furthermore, since serum starvation has been demonstrated increase SCNT developmental rates, we assessed the effect of cell cycle synchronization mediated by serum starvation on nuclear reprogramming using iPS cells. Aiming decrease the levels of H3K9me2, cells were treated with UNC0638, a chemical probe that works as a specific inhibitor of the histone methyltransferases G9a and its counterpartner GLP. Our results showed that MSC are suitable to be used as nuclear donors on SCNT procedures, however, in spite of differences on gene expression comparing with fibroblasts, the embryonic developmental rates were not improved. On the second experiment, cells privated of fetal calf serum produced more iPS cells colonies than control cells, whereas cells treated with UNC did not show differences when compared with untreated cells. Lastly, UNC treated donor cells treated produced cloned zygotes with lower levels of DNA methylation compared to zygotes derivated from untreated cells. The results presented here will contribute to the better understanding of the epigenetic mechanisms involved on bovine nuclear reprogramming

A idade normal para início da puberdade em meninas varia bastante, de 8 a 13 anos, e os genes envolvidos nesse controle são parcialmente conhecidos. Fatores ambientais, como alimentação e exposição a disruptores endócrinos, contribuem para essa variabilidade, de modo que genes modulados epigeneticamente podem justificar parte da complexidade desse processo. O termo epigenética se refere às modificações na expressão gênica que não são causadas por alterações na sequência do DNA. A metilação do DNA é o mecanismo epigenético mais bem estudado. Na última década surgiram evidências demonstrando a relação entre metilação do DNA e desenvolvimento puberal. Em fêmeas de roedores, a hipermetilação do DNA levou à puberdade precoce. Em humanos, a puberdade precoce central (PPC) familial causada por mutações nos genes MKRN3 e DLK1 é considerada um defeito do imprinting, fenômeno epigenético no qual apenas um dos alelos parentais é expresso, estando o outro metilado e inativo. Além disso, um conceito atual propõe que o início da puberdade requer a repressão epigenética de fatores inibidores do eixo gonadotrófico. Recentemente, genes zinc finger (ZNF) foram relacionados ao processo puberal, e muitos deles codificam repressores transcricionais. Neste trabalho, estudamos a metilação do DNA do sangue periférico de 10 pacientes do sexo feminino com PPC familial (casos índices) e 33 meninas com desenvolvimento puberal normal (15 pré-púberes e 18 púberes), usando a plataforma Human Methylation 450 BeadChip. Duas pacientes tinham PPC de causa genética (uma com mutação no MKRN3 e outra com deleção no DLK1) e oito tinham PPC idiopática, sem mutações identificadas pelo sequenciamento exômico global. Cento e vinte regiões diferencialmente metiladas foram identificadas entre as meninas saudáveis pré-púberes e púberes, estando 74% delas no cromossomo X. Apenas uma região mostrou-se hipometilada no grupo púbere e, de maneira importante, contém a região promotora do ZFP57, fator necessário para manutenção do imprinting. Uma vez que a hipermetilação nas regiões promotoras dos genes é relacionada à inibição transcricional, o achado de hipermetilação global do DNA na puberdade sugere que haja inibição de fatores inibidores do eixo gonadotrófico, o que resultaria no início do processo puberal. O receptor estrogênico destacou-se como um fator transcricional que se liga a sete genes diferencialmente metilados entre os controles pré-púberes e púberes. As pacientes com PPC apresentaram mais sítios CpG hipermetilados tanto na comparação com as meninas pré-púberes (81%) quanto púberes (89%). Há doze genes ZNF contendo sítios CpG hipermetilados na PPC. Não foram encontradas anormalidades de metilação nos genes MKRN3 e DLK1 nem em suas regiões regulatórias. Em conclusão, este estudo evidenciou hipermetilação global do DNA em meninas com puberdade normal e precoce, sugerindo que esse padrão é uma marca epigenética da puberdade. Pela primeira vez, mudanças no metiloma de pacientes com PPC foram descritas. Modificações na metilação de vários genes ZNF parecem compor a complexa rede de mecanismos que leva ao início da puberdade humana / Normal puberty initiation varies greatly among girls, from 8 to 13 years, and the genetic basis for its control is partially known. Environmental factors, such as nutrition and exposure to endocrine disruptors, contribute to this variance, and epigenetically modulated genes may justify some of the complexity observed in this process. Epigenetics refers to alterations in gene expression that are not caused by changes in DNA sequence itself. DNA methylation is the best studied epigenetic mechanism. In the last decade, evidence has emerged showing the relationship between DNA methylation and pubertal development. In female mice, DNA hypermethylation led to precocious puberty. In humans, familial central precocious puberty (CPP) caused by mutations in the MKRN3 and DLK1 genes is considered a disorder of imprinting, an epigenetic phenomenon in which only one parental allele is expressed, and the other allele is methylated and inactive. In addition, animal studies indicated that pubertal timing requires epigenetic repression of inhibitory factors of the gonadotrophic axis. Recently, zinc finger genes (ZNF) were related to pubertal development, many of which encode transcriptional repressors. In the present study, we analyzed the DNA methylation of peripheral blood samples from 10 female patients with familial CPP (index cases) and 33 girls with normal pubertal development (15 pre-pubertal and 18 pubertal), using the Human Methylation 450 BeadChip assay. Genetic CPP was diagnosed in two patients (one with a MKRN3 mutation and the other with a DLK1 deletion). The remaining eight cases with idiopathic CPP were previously evaluated by whole exome sequencing and no causative mutations were identified so far. We evidenced 120 differentially methylated regions between pre-pubertal and pubertal healthy girls, and 74% of them were located at the X chromosome. Only one genomic region was hypomethylated in the pubertal group. Of note, it contains the promoter region of ZFP57, an important factor for imprinting maintenance. As DNA hypermethylation in gene promoters is related to gene silencing, the finding of global DNA hypermethylation in puberty suggests inhibition of inhibitory factors of the hypothalamic-pituitary-gonadal axis that results in puberty onset. Importantly, the estrogen receptor was identified as a transcriptional factor that binds to seven differentially methylated genes associated with pubertal process. Patients with CPP exhibited more hypermethylated CpG sites compared to both pre-pubertal (81%) and pubertal (89%) controls. Twelve ZNF genes were recognized as having hypermethylated CpG sites in CPP. The methylation analyses of MKRN3 and DLK1 genes showed no abnormalities. In conclusion, this study revealed a widespread DNA hypermethylation in girls with normal and precocious puberty, suggesting that this pattern can be an epigenetic signature of puberty. For the first time, changes in the methylome of patients with CPP were described. We highlight that alterations in methylation levels of several ZNF genes may impact the onset of human puberty

Os ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) são produzidos pela microbiota intestinal e possuem papéis anti-inflamatórios e ação inibitória sobre histona deacetilases. A lesão renal aguda (LRA) é caracterizada por uma inflamação renal que influencia a função do rim. Este projeto avaliou se o tratamento com os AGCC impactaria nos desfechos inflamatórios da LRA em camundongos. Foi observado que o tratamento com AGCC, protege da LRA. Esta melhora foi associada a uma menor inflamação e menor taxa de apoptose. Além disso, o tratamento com acetato diminuiu a atividade de histona deacetilase. Administrando bactérias produtoras de acetato, também foi possível observar uma proteção da LRA, junto de uma menor inflamação sistêmica. Esta proteção do AGCC na LRA foi também observada em modelo de LRA secundária à sepse In vitro, o tratamento com AGCC modularam tanto células imunes como células renais sob estímulos inflamatórios e de hipóxia. AGCC modulam processos inflamatórios no rim via ações epigenéticas ou não, podendo ser uma promissora ferramenta na proteção da LRA. / Short-Chain Fatty Acids (SCFA) are produced by the intestinal microbiota and have anti-inflammatory and histone deacetylases inhibitors properties. Acute kidney injury (AKI) is characterized by renal inflammation that may impair kidney function. This project evaluated whether treatment with SCFA inflammatory impacts the outcomes of AKI in mice. It was observed that treatment with SCFA protected the AKI. This improvement was associated with less inflammation and lower apoptosis rate. In addition, treatment with acetate decreased the activity of histone deacetylase. Giving bacteria producing acetate, was also observed protection from AKI, along with a lower systemic inflammation. This protection of the AGCC in AKI was also observed in sepsis model. In vitro, SCFA treatment modulated both immune cells and renal cells under hypoxia and inflammatory stimuli. SCFA modulate inflammatory processes in the kidney via epigenetic actions or not, may be a promising tool in the protection of the AKI.

A metilação do DNA em mamíferos é uma importante modificação epigenética, sendo essencial no silenciamento de DNAs repetitivos, de regiões que sofrem imprinting genômico e no estabelecimento do cromossomo X inativo em fêmeas. Existem 5 tipos de DNA Metiltransferases, tendo a DNMT3B um importante papel na metilação de novo. A MeCP2, por sua vez, é uma proteína capaz de reconhecer sítios de DNA metilados e recrutar proteínas responsáveis pela desacetilação das histonas. Isto provoca alterações na conformação da cromatina, impedindo a transcrição gênica. Alterações nos padrões de expressão de DNMT3B e na metilação do DNA encontradas em diferentes tipos de tumores, e a temporalidade de expressão de Dnmt3b e de Mecp2 durante ondas de desmetilação e de metilação que ocorrem no início do desenvolvimento embrionário, podem auxiliar na identificação de fatores envolvidos no estabelecimento e manutenção do padrão de metilação do DNA, os quais ainda são pouco conhecidos. Por sua vez, uma nova classe de pequenos RNAs, os microRNAs, envolvidos com a regulação da expressão gênica pós-transcricional, têm grande importância na manutenção do estado diferenciado de diferentes tipos celulares. Trabalhos recentes demonstram também que há alterações nos padrões de expressão de microRNAs entre tecidos normais e tumorais. Assim, é objetivo deste trabalho a identificação de possíveis miRNAs envolvidos na modulação da expressão dos genes DNMT3B/Dnmt3b e MeCP2/Mecp2 em diferentes linhagens de células normais e tumorais, bem como, em células tronco embrionárias humanas e murinas submetidas à diferenciação. / DNA methylation in mammals is an important epigenetic modification, playing an essential role in the silencing of repetitive DNA, in genomic imprinting and, in females, the establishment of X chromosome inactivation. There are 5 DNA metyhltransferases, and one of them, DNMT3B has an important role in de novo methylation. MeCP2, by its turn, is a protein capable of recognizing methylated DNA sites and of recruiting proteins responsible for histones deacetylation. This causes alterations in chromatin conformation, therefore inhibiting gene transcription. Changes in the expression patterns of DNMT3B and in DNA methylation are found in several types of tumors, and temporal expression of Dnmt3b and Mecp2 during global demetyhlation and de novo methylation waves, which occur in early embryonic development, could give a better understanding of the factors involved in the establishment and maintenance of DNA methylation patterns, which are still largely unkown. Additionally, a new class of small RNAs, the microRNAs, involved in the post-transcriptional gene silencing, has great importance in maintaining the differentiated state of several cell types. Recent studies have demonstrated alterations in miRNAs expression patterns between normal and tumor tissues. Thus, the aim of this work was to identify possible miRNAs involved in the modulation of Dnmt3b and Mecp2 RNAs in different normal and tumoral cell lines, as well as in human and murine embryonic stem cells and their respectively differentiated embryoid bodies.

O gene supressor tumoral RASSF1A tem sido associado com redução da proliferação celular em diversos tumores. Sua expressão é regulada por eventos epigenéticos que envolvem o complexo repressivo polycomb (PRC2), no entanto os mecanismos moleculares da modulação do recrutamento deste modificador epigenético para este locus ainda são desconhecidos. Neste trabalho identificamos e caracterizamos ANRASSF1, um RNA não codificador longo (lncRNA) intrônico unspliced, que é transcrito na fita oposta do gene RASSF1A, em várias linhagem celulares e tecidos, e se liga a PRC2. ANRASSF1 é transcrito pela RNAPII, possui cap-5´ e cauda poli-A, além de localizar-se no núcleo e possuir uma meia-vida em média quatro vezes menor comparada com outros lncRNAs ligados à PRC2. A super-expressão ectópica de ANRASSF1 reduziu os níveis de RASSF1A e aumentou a taxa de proliferação em células HeLa, enquanto seu silenciamento provocou efeito oposto. Essas mudanças nos níveis de ANRASSF1 não afetaram a abundância da isoforma RASSF1C em nenhuma das condições. A super-expressão de ANRASSF1 provocou um grande aumento tanto da ocupação de PRC2 como da marca de histona repressiva H3K27me3 especificamente na região promotora RASSF1A. Nenhum efeito da super-expressão de ANRASSF1 foi detectado na ocupação de PRC2 e na histona H3K27me3 nas regiões promotoras de RASSF1C e de outros quatro genes vizinhos, incluindo dois genes supressores tumorais bem caracterizados. Além disso, foi demonstrado que ANRASSF1 forma um híbrido de RNA/DNA e recruta SUZ12, um componente do PRC2, para o promotor de RASSF1A. Notavelmente, foi detectado pelo ensaio de RNase-ChIP que a degradação de ANRASSF1 diminui a ocupação de PRC2 neste promotor. Esses resultados demonstram um novo mecanismo de repressão epigenética do supressor tumoral RASSF1A, envolvendo um lncRNA unspliced antissenso, onde ANRASSF1 reprime seletivamente a expressão da isoforma de RASSF1 que sobrepõe o transcrito antissenso de modo local e específico. Considerando uma perspectiva mais ampla, nossos resultados sugerem que outros lncRNAs intrônicos unspliced não caracterizados no genoma humano podem contribuir para uma modulação epigenética local e específica de cada região em que os lncRNAs são transcritos. / Tumor-suppressor RASSF1A gene down-regulation has been implicated in increasing cell proliferation in several tumors. Its expression is regulated by epigenetic events involving polycomb repressive complex 2 (PRC2), however the molecular mechanisms modulating recruitment of this epigenetic modifier to the locus remain largely unknown. Here, we identify and characterize ANRASSF1, an endogenous unspliced long noncoding RNA (lncRNA) that is transcribed from the opposite strand of RASSF1 gene in several cell lines and tissues, and binds to PRC2. ANRASSF1 is transcribed by RNA Polymerase II, 5\'-capped, polyadenylated, displays nuclear localization, and has on average a four-fold shorter half-life compared to other lncRNAs that bind PRC2. ANRASSF1 ectopic overexpression decreases RASSF1A abundance and increases the proliferation rate of HeLa cells, whereas its silencing causes opposite effects. These changes in NRASSF1 levels do not affect RASSF1C isoform abundance. ANRASSF1 overexpression causes a marked increase both in PRC2 occupancy and in histone H3K27me3 repressive mark specifically at the RASSF1A promoter region. No effect of ANRASSF1 overexpression is detected on PRC2 occupancy and on histone H3K27me3 at the promoter regions of RASSF1C and of four other neighbor genes, including two well-characterized tumor suppressor genes. Additionally, we demonstrate that ANRASSF1 forms an RNA/DNA hybrid, and recruits SUZ12, a PRC2 component, to the RASSF1A promoter. Notably, depletion of ANRASSF1 disrupts SUZ12 occupancy on RASSF1A promoter as measured by RNAse-ChIP assay. Together, these results show a new mechanism of epigenetic repression of RASSF1A tumor suppressor gene involving an antisense unspliced lncRNA, in which ANRASSF1 selectively represses expression of the RASSF1 isoform overlapping the antisense transcript in a location-specific manner. In a broader perspective, our findings suggest that other non-characterized unspliced intronic lncRNAs transcribed in the human genome may contribute to a location-specific epigenetic modulation of genes.

A compensação da dosagem gênica entre fêmeas XX e machos XY em mamíferos é adquirida através de um complexo mecanismo epigenético que resulta na inativação de grande parte de um dos cromossomos X nas células femininas. O processo de inativação do cromossomo X (XCI) se inicia cedo durante a embriogênese, concomitantemente à diferenciação celular, e envolve a aquisição de modificações epigenéticas características do cromossomo X inativo (Xi). Uma estabelecido, o padrão de inativação é estavelmente mantido através de todas as mitoses celulares subsequentes e por toda a vida do organismo (exceto para células germinativas que sofrem reativação do Xi). Os mecanismos envolvidos na iniciação e estabelecimento da XCI foram extensivamente estudados, especialmente em camundongos. Embora algumas características epigenéticas associadas à manutenção da XCI tenham sido descritas, a identidade e modo específico de ação de fatores envolvidos durante essa fase da XCI são aspectos ainda não bem compreendidos. Além disso, o processo de XCI apresenta diferenças importantes entre humanos e camundongos e estudos direcionados para a identificação de novos componentes envolvidos na manutenção da XCI em humanos tornam-se de fundamental importância. Triagens funcionais genômicas por bibliotecas de shRNAs constituem uma ferramenta poderosa para a identificação de genes envolvidos em diferentes mecanismos celulares e vias bioquímicas. Sendo assim, utilizamos essa ferramenta para triar genes envolvidos na manutenção da XCI em humanos. Células somáticas femininas primárias HPRT+/-/HPRT- foram transduzidas com uma biblioteca lentiviral de shRNAs e posteriormente tratadas em meio de cultura contendo a droga HAT para seleção de células HPRT+ nas quais esperava-se que o cromossomo Xi presente tivesse sofrido reativação em decorrência do knockdown de genes envolvidos na manutenção da XCI. Essa estratégia nos permitiu identificar 20 novos genes candidatos a estarem envolvidos na manutenção da XCI. Esses candidatos deverão ser avaliados individualmente para confirmar seu papel no processo de controle epigenético do cromossomo X / Transcriptional dosage compensation between mammalian XX females and XY males is acquired through a complex epigenetic mechanism that leads to the inactivation of most part of one of the X chromosomes in the female cells. The X chromosome inactivation (XCI) process takes place early during embryogenesis and involves the acquisition of epigenetic modifications that are characteristic of the inactive X chromosome (Xi). Once silencing is established, the inactivation pattern is maintained in through all the subsequent mitosis and the same X chromosome remains stably silenced in all the descendant cells and throughout the life of the organism (except for the germ line cells that undergo X chromosome reactivation). The initiation of XCI has been studied extensively, especially in mice. Although some epigenetic features associated with the maintenance of XCI have already been described, the identity and specific mode of action of the factors involved in this phase of XCI are largely unknown. Moreover, the XCI process presents important differences between mice and humans, and studies directed to the identification of new players involved in the maintenance of human XCI are fundamentally important. Functional genome-wide screens using multiplex shRNA libraries are a powerful tool for the identification of genes involved in different cellular mechanisms and biochemical pathways. In order to screen for genes involved in the maintenance of XCI in humans, a population of HPRT+/-/HPRT- primary somatic female cells were transduced with a multiplex lentiviral shRNA library and subsequently treated in HAT medium to select for HPRT+ cells in which we expected that the Xi would undergo reactivation as a result of the knockdown of genes involved in the maintenance of XCI. As a result, we identified 20 new candidate genes that could potentially be involved in the maintenance of XCI. These candidates should be individually evaluated in order to confirm their role in the epigenetic control of the X chromosome

A tolerância operacional (TO) é um estado de estabilidade funcional do órgão transplantado, após a parada de drogas imunossupressoras, por um período maior ou igual a um ano. Os microRNAs são pequenas moléculas de RNA não codificantes que regulam, negativamente, a expressão gênica de seus alvos, incluindo de moléculas relacionadas ao sistema imune, desempenhando um papel crítico na manutenção da homeostase. Nosso objetivo foi determinar se há um perfil diferencial de microRNAs na TO no transplante renal humano, indicando sua potencial participação nos mecanismos de tolerância. Analisamos o perfil sérico dos níveis de microRNAs na tolerância operacional (TO) (n= 8), comparando com rejeição crônica (RC) (n= 5), estáveis em uso de imunossupressão convencional (EST) (n= 5) e indivíduos saudáveis (SAU) (n= 5), utilizando, inicialmente, um painel de primers para 768 miRNAs, pela tecnologia TLDA (TaqMan Low Density Array). Detectamos um perfil diferencial nos níveis de microRNAs entre TO e o seu desfecho clínico oposto - RC- sugerindo que microRNAs podem integrar a rede de mecanismos envolvidos na tolerância ao transplante. Nesse perfil diferencial, alguns tiveram níveis maiores na TO: miR-885-5p (p=0,031), miR-331 (p=0,009), miR-27a (p=0,033), em comparação com RC, enquanto outros, o miR-1233-3p (p=0,029), miR-572 (p=0,028), miR-1260a (p=0.017) e o miR-638 (p=0,047) apresentaram menores níveis na TO. Na comparação de TO com o estado fisiológico (SAU), 2 dos microRNAs do perfil diferencial TO x RC apresentaram níveis diminuídos na TO: miR-27a-5p, (p=0,033) miR-1260a (p=0,017) e, para os demais, não encontramos diferenças de níveis, indicando predomínio de preservação do perfil na TO, em relação ao estado fisiológico. Por bioinformática, foram preditas vias de sinalização e observamos que os genes alvos desses microRNAs tiveram, predominantemente, relação com morte celular, integrando as vias de granzima e receptor de morte. Considerando os diversos alvos dos microRNAs do perfil diferencial e seus potenciais efeitos de favorecer vida e morte, nessas duas vias, encontramos uma razão de vida/morte de 1,95 na TO e de 0,39 na RC, indicando o maior potencial de promoção de morte na RC e, de vida, na TO, pela ação desses microRNAs. Esses dados indicam que a regulação de vias relacionadas à morte celular pode integrar os mecanismos de tolerância imunológica no transplante renal humano. Selecionamos o miR-885-5p para validar os achados, em um número maior de amostras, e confirmamos maiores níveis na TO (n=8), em relação à RC (n=12; p=0,0063) e também em relação ao SAU (n=12; p=0,0035). Considerando que CASP3 é um dos alvos do miR-885, interpretamos que a sua ação, na TO, pode promover a menor expressão de CASP3 e, consequentemente, favorecer a sobrevivência celular. Concluímos que mecanismos epigenéticos podem integrar a rede de mecanismos da tolerância ao transplante, como por meio da ação de microRNAs regulando a expressão de genes envolvidos com sobrevida/morte celular / Operational tolerance (OT) is a state of functional stability of the transplanted organ, after stopping immunosuppressive drugs for a period of at least one year. MicroRNAs are small non-coding RNA that downregulate gene expression of their targets, including genes related to the immune system, playing a critical role in keeping homeostasis. Our objective was to determine whether there is a differential profile of microRNAs in OT in human renal transplantation, indicating their potential participation in the mechanisms of tolerance. We analyzed the serum profile of microRNAs levels in operational tolerance (OT) (n = 8), compared with chronic rejection (CR) (n=5), stable subjects using conventional immunosuppression (STA) (n = 5) and healthy individuals (HI) (n = 5), initially using a panel of primers for 768 miRNAs, by TaqMan Low Density Array (TLDA) technology. We detected a differential profile in the levels of microRNAs between OT and its opposing clinical outcome - CR - suggesting that the microRNAs can integrate the network of mechanisms involved in human transplantation tolerance. Within this differential profile, some microRNAs showed higher levels in OT: miR-885-5p (p = 0.031), miR-331 (p = 0.009), miR-27a (p = 0.033) compared to CR, while others, miR-1233-3p (p = 0.029), miR-572 (p = 0.028), miR-1260a (p=0.017) and miR-638 (p = 0.047) had lower levels in OT. Comparing OT with the physiological state (HI), 2 microRNAs of the differential profile presented decreased levels in OT: miR-27a-5p, (p = 0.033) miR-1260a (p = 0.017) but no differences for the others, indicating the predominance of preservation of the profile in OT, in relation to the physiological state. Using bioinformatics, we predicted signaling pathways and we found that the target genes of these microRNAs were, predominantly, related to cell death, integrating the granzyme and death receptor pathways. Considering the various targets of the microRNAs comprised in the differential profile and their potential life-and-death effects, in these two pathways, we found a life-to-death ratio of 1.95 in OT and 0.39 in CR, indicating the greater potential to promote death in CR, and life in OT, by the action of these microRNAs. These data indicate that the regulation of pathways related to cell death may integrate the mechanisms of immune tolerance in human renal transplantation. We selected miR-885-5p to validate the findings in a larger number of subjects, and confirmed higher levels in OT (n = 8), in relation to CR (n = 12, p = 0.0063) and in relation to HI (n = 12, p = 0.0035). Considering that CASP3 is a relevant target of miR-885, we interpret that its action in OT can promote a decrease in CASP3 expression and, consequently, favor the preservation of cell survival. We conclude that epigenetic mechanisms can integrate the network of mechanisms of transplantation tolerance, such as by the action of microRNAs, regulating the expression of genes involved in cell survival and death