Elena Sbalchiero, phD elena.sbalchiero@libero.it www.neurosphera.org

1. Epigenetics
psiconeuroendocrinology
and
lamarckian-like evolution
Elena Sbalchiero, phD
Ozzano dell’Emilia (BO)
13-14 ottobre 2012
martedì 27 novembre 2012

2. “I have hitherto sometimes spoken as if
the variation were due to chance. This,
of course, is a wholly incorrect
expression, but it serves to
acknowledge plainly our ignorance of
the cause of each particular variation.
[The facts] lead to the conclusion that
variability is generally related to the
conditions of life to which each species
has been exposed during several
successive generations”.
From “The Origin of Species”
martedì 27 novembre 2012

3. FATTORI AMBIENTALI
Dal genotipo… al fenotipo
enzimi che modificano la cromatina
caratterizzano l’ambiente epigenetico
DNA
Istoni
Fattori di trascrizione
metaboloma Somatica
cambiamenti fenotipici
trascrittoma Long ncRNA
Enzimi metabolici
mRNA Espressione genica
microRNA
tRNA
siRNA rRNA piRNA
Linea germinale
cambiamenti trans
proteoma
generazionali
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4. cromosoma
Struttura aperta della cromatina
cromatina accessibile ai fattori di trascrizione
mRNA
RNA polimerasi II
DNA
con isole CpG demetilate
Istoni
acetilati
metiltransferasi
DNA
Istoni deacetilati
con isole CpG metilate
Struttura chiusa della cromatina
non accessibile ai fattori di
trascrizione
martedì 27 novembre 2012

5. Weaver et al., 2004
Topi meno sensibili allo stress Topi più sensibili allo stress
durante la vita adulta durante la vita adulta
Minore produzione di Maggiore produzione di
corticosterone corticosterone
Più recettori per ormoni steroidei Meno recettori per ormoni
nell’ippocampo steroidei nell’ippocampo
Metilato ngf1-a che dovrebbe Non metilato ngf1-a che trascrive
trascrivere gr gr
Edelmann et al., 2011
La madre si mostra più amorosa verso i maschi
I maschi mostrano maggiore metilazione al promotore di ERα più metilato rispetto alle
femmine
Studio condotto sull’amigdala
martedì 27 novembre 2012

6. McGowan et al., 2009
Esaminato lo stato di metilazione del gene NR3C1 che codifica
per
il recettore del glucocorticoide nell’ippocampo
1) Gruppo di suicidi che subito abusi durante l’età
infantile
2) Gruppo di suicidi che non hanno subito abusi in
età infantile
3) Gruppo di controllo composto da soggetti morti
improvvisamente
Il gruppo 1 ha livelli minori di recettore per il glucocorticoide
perché il gene presenta un maggiore livello di metilazione
martedì 27 novembre 2012

7. metiltransferasi
Metilazione della citosina
Demetilazione della citosina
Appaiamento
con il filamento
del cromosoma omologo
sintesi del nuovo filamento
Mutazioni puntiformi alla successiva replicazione
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8. Cyp21
Cyp21
martedì 27 novembre 2012

9. corticosterone
Aldosterone
colesterolo Cyp21 (catabolici)
poco attiva
ormoni sessuali
(anabolici)
Alcuni antigeni Cyp21 - sono presentati dalla proteine MHC (DRB1) con
carica +
Ambiente stressante
infiammazione
selezione delle cellule surrenali che esprimono quantità maggiori di Cyp 21
attecchiscono gli embrioni che producono più Cyp 21 per cause
genetiche o epigenetiche
Molti nuovi nati ora sono “catabolici” e adattati ad un ambiente più
stressante
Seconda generazione…
molte madri “cataboliche” riconoscono gli antigeni Cyp 21 come “self”
selezionano embrioni con minore produzione di Cyp 21
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10. martedì 27 novembre 2012

11. 100,00
100,00
75,00
75,00
% of neutral (0) charge
% of neutral (0) charge
50,00
50,00
f
25,00 25,00
0
0
0 17,50 35,00 52,50 70,00 -70,00 -52,50 -35,00 -17,50 0
latitude in degrees latitude in degrees
A B
Figure 1. A. Neutral charge distribution in the North hemisphere of the planet.
The percentage of aminoacid combinations displaying the neutral (0) total electric charge at the
position 70, 71 and 74 of DRB1 primary sequence is plotted
against the latitude of each human population examined. An increased linear trend from the North
Polus to the Equator is drawn (R2=0.0456).
B. Neutral charge distribution in the South hemisphere of the planet.
The percentage of aminoacid combinations displaying the neutral (0) total electric charge at the
position 70, 71 and 74 of DRB1 primary sequence is plotted
against the latitude of each human population examined. A decreased linear trend from the Equator
to the South Pole is drawn (R2=0.0309).
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12. 100,00
100,00
75,00
75,00
% of charged (+/-) aminoacids
% of charged (+/-) aminoacids
50,00 50,00
25,00
25,00
0
0
0 17,50 35,00 52,50 70,00
-70,00 -52,50 -35,00 -17,50 0
latitude in degrees
latitude in degrees
A B
Figure 2. A. Charged (+/-) aminoacids distribution in the North hemisphere of the planet.
The percentage of aminoacid combinations displaying a total positive or negative electric charge (+/-) at
the position 70, 71 and 74 of DRB1 primary sequence is plotted against the latitude of each human
population examined. A decreased linear trend from the North Pole to the Equator is drawn (R2=0.0442).
B. Charged (+/-) aminoacids distribution in the South hemisphere of the planet.
The percentage of aminoacid combinations displaying a total positive or negative electric charge (+/-) at
the position 70, 71 and 74 of DRB1 primary sequence is plotted against the latitude of each human
population examined. An increased linear trend from the Equator to the South Pole is drawn (R2=0.0348).
341 popolazioni umane nei due emisferi del globo
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13. Bibliografia
Damiani G and Della Franca P.
Lo Yin e lo Yan dell’evoluzione biologica. 2007.
Edelmann ME and Auger PA.
Epigenetic impact of simulated maternal grooming on estrogen receptor alpha
within the developing amygdala. Brain Behav Immun. 2011 Oct;25(7):1299-1304.
Fritz EL, Papavasiliou N.
Cytidine deaminases: AIDing DNA demethylation? Genes Dev. 2010 24:2107-2114.
McGowan P, Sasaki A, D’Alessio AC, Dymov S, Benoit L, Szyf M, Tureki G, and Meaney M.
Epigenetic regulation of the glucocorticoid receptor in human brain associates with
childhood abuse.
Nat. Neurosc. 2009 Mar;12(3):342-348.
Miller G.
The seductive allure of behavioral epigenetics. Science 2010 Jul;329:24-26.
Shapiro JA.
Mobile DNA and evolution in the 21° century. Mobile DNA 2010 1:4.
Tsankova N, Renthal W, Kumar A, and Nestler E.
Epigenetic regulation in psychiatric disorders. Nat. Neurosci. 2007 May;8:355-367.
Weaver IC, Cervoni N, Champagne FA, D’Alessio AC, Sharma S, Seckl JR, Dymov S, Szyf M,
Meaney MJ.
Epigenetic reprogramming by maternal behavior. Nat Neurosc. 2004 Aug;7(8):847-54.
martedì 27 novembre 2012

14. Champagne 2006
Topi femmine allevate da madri amorose diventano anch’esse madri
amorose
Chi è allevato da madri fredde ha metilato un gene per il recettore degli
estrogeni in ipotalamo
Regione coinvolta nel comportamento riproduttivo
Questo recettore se espresso amplifica il segnale dell’ossitocina che
promuove il legame madre-figlio
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