Genominen leimautuminen ja periytymiseen liittyvät vanhemman vaikutukset

Pienellä joukolla geenejä on merkitystä sille, kummalta vanhemmalta alleeli on peräisin: leimautuminen hiljentää toisen vanhemman kopion epigeneettisten merkkien avulla, jolloin periytyminen voi rikkoa Mendelin periytymisen tavanomaisen symmetrian.

Definition

Genominen leimautuminen on epigeneettinen prosessi, jossa tietyt geenit ilmentyvät vain toisesta vanhemman alleelista sen mukaan, onko se peritty äidiltä vai isältä, tuottaen vanhemman alkuperään liittyviä vaikutuksia fenotyyppiin.

Scope

Tämä aihe kattaa genomisen leimautumisen ilmiön, alleelien epigeneettisen merkinnän sukusoluissa vanhempien alkuperän mukaan, leimautuneiden geenien monoalleelisen, vanhemmasta riippuvan ilmentymisen, leimautumisen nollauksen sukupolvien välillä sekä klassiset leimautumishäiriöt, jotka syntyvät, kun merkit tai niitä kantavat kromosomit häiriintyvät. Se käsittelee vanhemman alkuperään liittyviä vaikutuksia epigeneettisen säätelyn erikoistapauksena; yleiset kromatiinimekanismit käsitellään viereisessä aiheessa.

Core questions

• Miten leimautuminen syntyy sukusoluissa ja nollautuu sukupolvien välillä?
• Miksi alleelin vanhemman alkuperä määrää, ilmentyykö se?
• Miten leimautumisvirheet ja uniparentaalinen disomia aiheuttavat sairauksia?
• Miksi leimautuminen on saattanut kehittyä huolimatta sen uhraamasta redundanssista?

Key concepts

• Genominen leimautuminen ja monoalleelinen ilmentyminen
• Leimautumisen syntyminen sukusoluissa ja nollaus
• Leimautumisen säätelyalueet
• Uniparentaalinen disomia
• Leimautumishäiriöt

Mechanisms

Sukusolujen muodostumisen aikana differentiaalinen DNA-metylaatio asetetaan leimautumisen säätelyalueille vanhemman sukupuolen mukaan, joten leimautuneen geenin äidin ja isän kopiot kantavat erillisiä merkkejä; nämä hiljentävät toisen alleelin jälkeläisissä, ja koska merkit pyyhitään pois ja palautetaan jokaisessa sukupolvessa, ilmentyminen riippuu viimeisimmästä vanhemman alkuperästä pikemminkin kuin DNA-sekvenssistä.

Clinical relevance

Leimautuminen selittää, miksi saman kromosomialueen deleetiot aiheuttavat Prader-Willin oireyhtymän isältä perittynä ja Angelmanin oireyhtymän äidiltä perittynä, ja miksi uniparentaalinen disomia voi aiheuttaa sairauksia; vanhemman alkuperän mallien tunnistaminen on tärkeää geneettisessä diagnostiikassa ja neuvonnassa.

History

Hiirillä 1980-luvun puolivälissä tehdyt ydinsiirto-kokeet osoittivat, että äidin ja isän genomit eivät ole vastaavia, mikä vahvisti leimautumisen; ensimmäiset leimautuneet geenit tunnistettiin noin vuonna 1991, ja Haigin vanhempien konfliktihypoteesi tarjosi evolutiivisen perustelun sille, miksi leimautuminen syntyi.

Debates

Miksi leimautuminen kehittyi

Johtava vanhempien konfliktihypoteesi esittää, että leimautuminen heijastaa isän alleelien ja äidin alleelien välistä kamppailua, jossa isän alleelit suosivat jälkeläisten suurempaa resurssien hyödyntämistä ja äidin alleelit rajoittavat sitä, mutta vaihtoehtoisia selityksiä on olemassa ja kysymys on edelleen avoin.

Key figures

• Azim Surani
• Davor Solter
• David Haig

Seminal works

• allis2007

Frequently asked questions

Mitä tarkoittaa vanhemman alkuperään liittyvä vaikutus?

Se tarkoittaa, että alleelin tuottama fenotyyppi riippuu siitä, onko se peritty äidiltä vai isältä; leimautuneiden geenien osalta toinen vanhemman kopio on epigeneettisesti hiljennetty, joten vain toiselta vanhemmalta peräisin oleva kopio ilmentyy.

Miten sama deleetio voi aiheuttaa kaksi eri oireyhtymää?

Jos kromosomialue sisältää leimautuneita geenejä, sen menettäminen isän kromosomista poistaa isältä ilmentyvien geenien ainoat aktiiviset kopiot, kun taas sen menettäminen äidin kromosomista poistaa äidiltä ilmentyvät geenit, mikä tuottaa erillisiä häiriöitä, kuten Prader-Willin ja Angelmanin oireyhtymät.