जीनोमिक इम्प्रिंटिंग

जीनोमिक इम्प्रिंटिंग एक एपिजेनेटिक घटना है जिसमें कुछ जीनों की अभिव्यक्ति केवल दो पैतृक एलीलों में से एक से होती है, जो उसके मूल माता-पिता के अनुसार होती है। कुछ इम्प्रिंटेड जीन केवल मातृ-विरासत में मिली प्रति से व्यक्त होते हैं और अन्य केवल पैतृक-विरासत में मिली प्रति से। इम्प्रिंट को जर्मलाइन में डीएनए-मिथाइलेशन चिह्न के रूप में स्थापित किया जाता है, प्रारंभिक-भ्रूण पुनर्व्यवस्था (reprogramming) से बचता है, और फिर व्यक्ति के पूरे जीवनकाल में पढ़ा जाता है।

Definition

जीनोमिक इम्प्रिंटिंग जर्मलाइन में कुछ जीनों का एपिजेनेटिक अंकन है ताकि वे संतान में केवल मातृ या केवल पैतृक रूप से विरासत में मिले एलील से व्यक्त हों।

Scope

यह विषय इम्प्रिंटिंग की परिभाषा और जैविक तर्क, जर्मलाइन में माता-पिता-विशिष्ट मिथाइलेशन चिह्नों की स्थापना, इम्प्रिंटिंग नियंत्रण क्षेत्र और उनके द्वारा नियंत्रित जीनों के समूह, विकास के माध्यम से इम्प्रिंट्स का रखरखाव, और इम्प्रिंटिंग के अस्तित्व की विकासात्मक व्याख्या को शामिल करता है। विशिष्ट मानव स्थितियों को इम्प्रिंटिंग-विकार विषय में वर्णित किया गया है।

Core questions

• किसी जीन के इम्प्रिंटेड होने का क्या अर्थ है?
• अंडों और शुक्राणुओं में माता-पिता-विशिष्ट इम्प्रिंट कैसे स्थापित होते हैं?
• भ्रूण में शेष जीनोम के पुनर्व्यवस्थित होने पर इम्प्रिंट्स को कैसे बनाए रखा जाता है?
• यदि इम्प्रिंटिंग दो कार्यशील एलीलों की सुरक्षा का त्याग करती है तो यह क्यों विकसित हुई है?

Key concepts

• माता-पिता-उत्पत्ति-विशिष्ट अभिव्यक्ति
• इम्प्रिंट्स की जर्मलाइन स्थापना
• विभेदक रूप से मिथाइलेटेड क्षेत्र (इम्प्रिंटिंग नियंत्रण क्षेत्र)
• इम्प्रिंटेड जीन समूह
• भ्रूण पुनर्व्यवस्था के माध्यम से रखरखाव
• मातृ बनाम पैतृक रूप से व्यक्त जीन

Key theories

पैतृक-संघर्ष (संबंध) सिद्धांत

इम्प्रिंटिंग को संतानों को संसाधनों के हस्तांतरण पर मातृ और पैतृक रूप से विरासत में मिले एलीलों के बीच एक विकासात्मक संघर्ष के उत्पाद के रूप में व्याख्या किया जाता है, यह भविष्यवाणी करते हुए कि पैतृक रूप से व्यक्त जीन वृद्धि को बढ़ाने की प्रवृत्ति रखते हैं और मातृ रूप से व्यक्त जीन वृद्धि को सीमित करने की प्रवृत्ति रखते हैं।

Mechanisms

इम्प्रिंट्स विभेदक एपिजेनेटिक चिह्न हैं, मुख्य रूप से डीएनए मिथाइलेशन, जो युग्मकजनन (gametogenesis) के दौरान इम्प्रिंटिंग नियंत्रण क्षेत्रों में स्थापित होते हैं: कुछ अनुक्रम मादा जर्मलाइन में मिथाइलेटेड होते हैं और अन्य नर जर्मलाइन में। निषेचन के बाद, जब अधिकांश जीनोम डीमिथाइलेटेड और फिर से मिथाइलेटेड होता है, तो इन इम्प्रिंटिंग नियंत्रण क्षेत्रों को संरक्षित किया जाता है ताकि पैतृक चिह्न बने रहें। एक इम्प्रिंटिंग नियंत्रण क्षेत्र की मिथाइलेशन स्थिति तब आस-पास के जीनों की एलील-विशिष्ट अभिव्यक्ति को नियंत्रित करती है, अक्सर इंसुलेटर फ़ंक्शन या एक इम्प्रिंटेड समूह में नॉनकोडिंग-आरएनए प्रतिलेखन को नियंत्रित करके, ताकि एक पैतृक एलील व्यक्त हो और दूसरा खामोश हो जाए। माउस Igf2 जीन ने एक प्रारंभिक प्रदर्शन प्रदान किया कि एक ऑटोसोमल जीन माता-पिता-उत्पत्ति-निर्भर तरीके से व्यक्त किया जा सकता है।

Clinical relevance

चूंकि एक इम्प्रिंटेड जीन कार्यात्मक रूप से केवल एक सक्रिय प्रति में मौजूद होता है, उस प्रति को प्रभावित करने वाला उत्परिवर्तन, विलोपन, या एपिजेनेटिक परिवर्तन दूसरे एलील द्वारा बफर नहीं किया जाता है, इसलिए इम्प्रिंटिंग कुछ लोकी को विशिष्ट रूप से कमजोर बनाती है और माता-पिता-उत्पत्ति-निर्भर बीमारी को जन्म देती है। यह विषय बताता है कि आनुवंशिक परिवर्तन की पैतृक उत्पत्ति यह कैसे निर्धारित कर सकती है कि बीमारी कब और कैसे प्रकट होती है; यह वर्णनात्मक है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

Epidemiology

इम्प्रिंटेड जीन जीनोम का एक छोटा सा अंश हैं, जिनकी संख्या सैकड़ों में अनुमानित है, और वे समूहों में केंद्रित हैं। उनकी संख्या की तुलना में वृद्धि, प्लेसेंटल फ़ंक्शन और मस्तिष्क के विकास में उनका अत्यधिक महत्व है।

History

1980 के दशक में परमाणु-प्रत्यारोपण (nuclear-transplantation) प्रयोगों से पता चला कि मातृ और पैतृक जीनोम विनिमेय नहीं हैं, जिससे इम्प्रिंटिंग के अस्तित्व की स्थापना हुई। आणविक युग लगभग 1991 में शुरू हुआ जब माउस Igf2 जीन को केवल पैतृक एलील से व्यक्त होते हुए दिखाया गया, और बाद के काम ने इम्प्रिंटेड समूहों का मानचित्रण किया, इम्प्रिंटिंग नियंत्रण क्षेत्रों की पहचान की, और इम्प्रिंटिंग को डीएनए मिथाइलेशन और नॉनकोडिंग आरएनए से जोड़ा। विकासात्मक पैतृक-संघर्ष सिद्धांत ने इम्प्रिंटिंग के अस्तित्व के लिए एक प्रभावशाली ढांचा प्रदान किया।

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

जीनोमिक इम्प्रिंटिंग उत्परिवर्तन से कैसे भिन्न है?

इम्प्रिंटिंग डीएनए अनुक्रम को नहीं बदलता है; यह एक एपिजेनेटिक चिह्न है, ज्यादातर डीएनए मिथाइलेशन, जो एक जीन की एक पैतृक प्रति को खामोश कर देता है। इसलिए वही जीन सक्रिय या खामोश हो सकता है, यह केवल इस बात पर निर्भर करता है कि इसे किस माता-पिता से विरासत में मिला था।

क्या इम्प्रिंट स्थायी होते हैं?

एक व्यक्ति के भीतर इम्प्रिंट स्थिर होता है, लेकिन जर्मलाइन में पुराने इम्प्रिंट मिटा दिए जाते हैं और व्यक्ति के लिंग के अनुसार फिर से स्थापित किए जाते हैं, इसलिए एक जीन का इम्प्रिंट अगली पीढ़ी को पारित होने पर बदल सकता है।