Impronta Genómica

La impronta genómica es un fenómeno epigenético en el que un subconjunto de genes se expresa a partir de solo uno de los dos alelos parentales, según su progenitor de origen. Algunos genes improntados se expresan únicamente a partir de la copia heredada de la madre y otros solo a partir de la copia heredada del padre. La impronta se establece como una marca de metilación del ADN en la línea germinal, sobrevive a la reprogramación embrionaria temprana y luego se lee a lo largo de la vida del individuo.

Definition

La impronta genómica es el marcado epigenético de ciertos genes en la línea germinal de tal manera que se expresan únicamente a partir del alelo heredado de la madre o únicamente del alelo heredado del padre en la descendencia.

Scope

El tema abarca la definición y la lógica biológica de la impronta, el establecimiento de marcas de metilación específicas de los padres en la línea germinal, las regiones de control de la impronta y los grupos de genes que regulan, el mantenimiento de las improntas a lo largo del desarrollo y la interpretación evolutiva de por qué existe la impronta. Las afecciones humanas específicas se tratan en el tema de los trastornos de la impronta.

Core questions

• ¿Qué significa que un gen esté improntado?
• ¿Cómo se establecen las improntas específicas de los padres en óvulos y espermatozoides?
• ¿Cómo se mantienen las improntas mientras el resto del genoma se reprograma en el embrión?
• ¿Por qué ha evolucionado la impronta si sacrifica la seguridad de tener dos alelos funcionales?

Key concepts

• Expresión específica del progenitor de origen
• Establecimiento de improntas en la línea germinal
• Regiones diferencialmente metiladas (regiones de control de la impronta)
• Grupos de genes improntados
• Mantenimiento a través de la reprogramación embrionaria
• Genes expresados maternalmente versus paternalmente

Key theories

Teoría del conflicto parental (de parentesco)

La impronta se interpreta como el producto de un conflicto evolutivo entre alelos heredados de la madre y del padre sobre la transferencia de recursos a la descendencia, prediciendo que los genes expresados paternalmente tienden a potenciar y los genes expresados maternalmente tienden a limitar el crecimiento.

Mechanisms

Las improntas son marcas epigenéticas diferenciales, principalmente metilación del ADN, establecidas en las regiones de control de la impronta durante la gametogénesis: ciertas secuencias se metilan en la línea germinal femenina y otras en la línea germinal masculina. Después de la fertilización, cuando la mayor parte del genoma se desmetila y se vuelve a metilar, estas regiones de control de la impronta se protegen para que las marcas parentales persistan. El estado de metilación de una región de control de la impronta rige entonces la expresión alélica específica de los genes cercanos, a menudo controlando la función de los aisladores o la transcripción de ARN no codificante a través de un grupo improntado, de modo que un alelo parental se expresa y el otro se silencia. El gen Igf2 del ratón proporcionó una demostración temprana de que un gen autosómico puede expresarse de manera dependiente del progenitor de origen.

Clinical relevance

Dado que un gen improntado está funcionalmente presente en una sola copia activa, una mutación, deleción o cambio epigenético que afecte a esa copia no es amortiguado por el otro alelo, por lo que la impronta hace que ciertos loci sean excepcionalmente vulnerables y da lugar a enfermedades dependientes del progenitor de origen. El tema explica por qué el origen parental de un cambio genético puede determinar si la enfermedad aparece y cómo lo hace; es descriptivo y no constituye una base para el diagnóstico o tratamiento individual.

Epidemiology

Los genes improntados constituyen una pequeña fracción del genoma, estimada en unos pocos cientos, y se concentran en grupos. Tienen una importancia desproporcionada en el crecimiento, la función placentaria y el desarrollo cerebral en relación con su número.

History

Los experimentos de trasplante nuclear en la década de 1980 demostraron que los genomas materno y paterno no son intercambiables, estableciendo la existencia de la impronta. La era molecular comenzó alrededor de 1991, cuando se demostró que el gen Igf2 del ratón se expresaba únicamente a partir del alelo paterno, y trabajos posteriores mapearon grupos improntados, identificaron regiones de control de la impronta y conectaron la impronta con la metilación del ADN y el ARN no codificante. La teoría evolutiva del conflicto parental proporcionó un marco influyente para explicar por qué existe la impronta.

Key figures

• Azim Surani
• Wolf Reik
• Anne Ferguson-Smith
• Shirley Tilghman
• David Haig

Seminal works

• dechiara-1991
• reik-walter-2001
• peters-2014

Frequently asked questions

¿En qué se diferencia la impronta genómica de una mutación?

La impronta no altera la secuencia del ADN; es una marca epigenética, principalmente metilación del ADN, que silencia una copia parental de un gen. Por lo tanto, el mismo gen puede estar activo o silente dependiendo únicamente del progenitor del que fue heredado.

¿Son permanentes las improntas?

Dentro de un individuo, la impronta es estable, pero en la línea germinal las improntas antiguas se borran y se restablecen según el sexo de la persona, por lo que la impronta de un gen puede cambiar cuando se transmite a la siguiente generación.