החתמה גנומית והשפעות תלויות-הורה
עבור קבוצה קטנה של גנים, חשוב מאיזה הורה הגיע אלל: החתמה משתיקה עותק הורי אחד באמצעות סימונים אפיגנטיים, כך שהתורשה יכולה להפר את הסימטריה הרגילה של תורשה מנדלית.
Definition
החתמה גנומית היא תהליך אפיגנטי שבו גנים מסוימים באים לידי ביטוי רק מאלל הורי אחד, בהתאם לשאלה אם הוא נורש מהאם או מהאב, ויוצרת השפעות תלויות-הורה על הפנוטיפ.
Scope
נושא זה עוסק בתופעת ההחתמה הגנומית, בסימון האפיגנטי של אללים בתאי הרבייה בהתאם למקור ההורי, בביטוי המונואללי והתלוי-הורה של גנים מוחתמים הנובע מכך, באיפוס ההחתמות בין דורות, ובהפרעות ההחתמה הקלאסיות הנוצרות כאשר הסימונים או הכרומוזומים הנושאים אותם מופרעים. הוא מתייחס להשפעות תלויות-הורה כמקרה פרטי של ויסות אפיגנטי; מנגנוני הכרומטין הכלליים מכוסים בנושא הסמוך.
Core questions
- כיצד נוצרות החתמות בתאי הרבייה ומתאפסות בין דורות?
- מדוע הורה המקור של אלל קובע אם הוא יבוא לידי ביטוי?
- כיצד טעויות בהחתמה ודיזומיה חד-הורית גורמות למחלה?
- מדוע ייתכן שהחתמה התפתחה למרות היתירות שהיא מקריבה?
Key concepts
- החתמה גנומית וביטוי מונואללי
- היווצרות ואיפוס החתמות בתאי הרבייה
- אזורי בקרת החתמה
- דיזומיה חד-הורית
- הפרעות החתמה
Mechanisms
במהלך יצירת תאי מין (גמטוגנזה), מתבצעת מתילציית DNA דיפרנציאלית באזורי בקרת החתמה בהתאם למין ההורי, כך שהעותקים האימהיים והאבהיים של גן מוחתם נושאים סימונים נפרדים; אלה משתיקים אלל אחד בצאצא, ומכיוון שהסימונים נמחקים ונוצרים מחדש בכל דור, הביטוי תלוי במקור ההורי האחרון ולא ברצף ה-DNA.
Clinical relevance
החתמה מסבירה מדוע מחיקות של אותו אזור כרומוזומלי גורמות לתסמונת פראדר-ווילי כאשר הן נורשות מהאב ולתסמונת אנגלמן כאשר הן נורשות מהאם, ומדוע דיזומיה חד-הורית יכולה לגרום למחלה; זיהוי דפוסי תלות-הורה חשוב באבחון וייעוץ גנטי.
History
ניסויי העברת גרעין בעכברים באמצע שנות ה-80 הראו שגנומים אימהיים ואבהיים אינם שווי ערך, ובכך ביססו את ההחתמה; הגנים המושתקים הראשונים זוהו בסביבות 1991, והשערת הקונפליקט ההורי של הייג הציעה רציונל אבולוציוני מדוע התפתחה ההחתמה.
Debates
- מדוע התפתחה ההחתמה
- השערת הקונפליקט ההורי המובילה גורסת שהחתמה משקפת משיכת חבל בין אללים אבהיים המעדיפים הפקת משאבים רבה יותר על ידי הצאצאים ואללים אימהיים המרסנים אותה, אך קיימים הסברים חלופיים והשאלה נותרה פתוחה.
Key figures
- Azim Surani
- Davor Solter
- David Haig
Related topics
Seminal works
- allis2007
Frequently asked questions
- מה משמעות המונח השפעה תלוית-הורה?
- המשמעות היא שהפנוטיפ הנוצר על ידי אלל תלוי בשאלה אם הוא נורש מהאם או מהאב; עבור גנים מוחתמים, עותק הורי אחד מושתק אפיגנטית, כך שרק העותק מההורה השני בא לידי ביטוי.
- כיצד אותה מחיקה יכולה לגרום לשתי תסמונות שונות?
- אם אזור כרומוזומלי מכיל גנים מוחתמים, אובדנו מהכרומוזום האבהי מסיר את העותקים הפעילים היחידים של גנים המבוטאים באופן אבהי, בעוד שאובדנו מהכרומוזום האימהי מסיר גנים המבוטאים באופן אימהי, ויוצר הפרעות נפרדות כגון תסמונות פראדר-ווילי ואנגלמן.