एक्स-निष्क्रियता और जीनोमिक इम्प्रिंटिंग कैसे संबंधित हैं?

दोनों एपिजेनेटिक तंत्र हैं जो डीएनए अनुक्रम को बदले बिना एक जीन या क्रोमोसोम की एक प्रति को शांत करते हैं। एक्स-निष्क्रियता खुराक क्षतिपूर्ति के लिए एक पूरे एक्स क्रोमोसोम को शांत करती है, जबकि इम्प्रिंटिंग विशिष्ट ऑटोसोमल एलील्स को शांत करती है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि वे किस माता-पिता से आए हैं; दोनों डीएनए मिथाइलेशन, हिस्टोन निशान और गैर-कोडिंग आरएनए पर निर्भर करते हैं।

ये तंत्र चिकित्सा में क्यों महत्वपूर्ण हैं?

जब एक्स-निष्क्रियता तिरछी होती है या इम्प्रिंट्स खो जाते हैं या गलत-सेट होते हैं, तो जीन खुराक में परिणामी परिवर्तन बीमारी का कारण बन सकते हैं या उसे संशोधित कर सकते हैं, जिसमें इम्प्रिंटिंग विकारों का एक परिभाषित समूह शामिल है। तंत्र को समझने से यह स्पष्ट होता है कि कुछ स्थितियाँ उत्परिवर्तन या गुणसूत्र परिवर्तन के मूल माता-पिता पर क्यों निर्भर करती हैं।

एक्स-क्रोमोसोम निष्क्रियता और जीनोमिक इम्प्रिंटिंग

एक्स-क्रोमोसोम निष्क्रियता और जीनोमिक इम्प्रिंटिंग दो एपिजेनेटिक घटनाएँ हैं जो डीएनए अनुक्रम को बदले बिना जीन अभिव्यक्ति में स्थिर, वंशानुगत अंतर पैदा करती हैं। मादा स्तनधारियों में, दो एक्स क्रोमोसोम में से एक को लिंगों के बीच एक्स-लिंक्ड जीन खुराक को बराबर करने के लिए ट्रांसक्रिप्शनली शांत कर दिया जाता है; जीनोमिक इम्प्रिंटिंग में, ऑटोसोमल जीन का एक उपसमूह केवल एक पैतृक एलील से व्यक्त होता है, जो उसके मूल माता-पिता के अनुसार होता है। यह क्षेत्र मोनोएलेलिक अभिव्यक्ति के इन माता-पिता- और क्रोमोसोम-निर्भर रूपों और उन विकारों को समूहित करता है जो तब उत्पन्न होते हैं जब वे गलत हो जाते हैं।

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Definition

एक्स-क्रोमोसोम निष्क्रियता मादा स्तनधारी कोशिकाओं में खुराक क्षतिपूर्ति प्राप्त करने के लिए एक एक्स क्रोमोसोम का विकासात्मक शमन है, जबकि जीनोमिक इम्प्रिंटिंग कुछ जीनों का एपिजेनेटिक अंकन है ताकि वे केवल मातृ या केवल पैतृक रूप से विरासत में मिले एलील से व्यक्त हों।

Scope

यह क्षेत्र एक्स-निष्क्रियता के माध्यम से स्तनधारी खुराक क्षतिपूर्ति के तर्क, गैर-कोडिंग-आरएनए और क्रोमेटिन मशीनरी को शामिल करता है जो निष्क्रिय एक्स को स्थापित और बनाए रखता है, इम्प्रिंटेड लोकी पर माता-पिता-मूल इम्प्रिंट्स की स्थापना, पैतृक-मूल प्रभावों के फेनोटाइपिक परिणाम, और इम्प्रिंटिंग विकारों का नैदानिक समूह। इसे तंत्र और अवधारणाओं के संदर्भ और शैक्षिक मानचित्र के रूप में तैयार किया गया है, न कि नैदानिक या उपचार मार्गदर्शन के रूप में।

Sub-topics

Core questions

स्तनधारी XX और XY व्यक्तियों के बीच एक्स-लिंक्ड जीनों की खुराक को कैसे बराबर करते हैं?
कौन से आणविक संकेत निष्क्रिय एक्स क्रोमोसोम का चयन, शमन और रखरखाव करते हैं?
जर्मलाइन में माता-पिता-मूल इम्प्रिंट्स कैसे स्थापित होते हैं और भ्रूण में कैसे पढ़े जाते हैं?
जब एक्स-निष्क्रियता या इम्प्रिंटिंग बाधित होती है तो चिकित्सकीय रूप से क्या होता है?

Key concepts

खुराक क्षतिपूर्ति
यादृच्छिक बनाम इम्प्रिंटेड एक्स-निष्क्रियता
कार्यात्मक मोज़ेकवाद (लियोनाइजेशन)
मोनोएलेलिक, माता-पिता-मूल अभिव्यक्ति
विभेदक रूप से मिथाइलेटेड क्षेत्र (इम्प्रिंटिंग नियंत्रण क्षेत्र)
इम्प्रिंट्स का जर्मलाइन रीप्रोग्रामिंग
एकल-पैतृक डिसोमी और एपिम्यूटेशन

Key theories

लियोन परिकल्पना (एक्स-निष्क्रियता): मैरी लियोन ने प्रस्तावित किया कि मादा स्तनधारियों में एक एक्स क्रोमोसोम विकास के शुरुआती चरण में यादृच्छिक और स्थायी रूप से निष्क्रिय हो जाता है, ताकि प्रत्येक कोशिका केवल एक एक्स से जीन व्यक्त करे और मादाएं दो कोशिका आबादी के कार्यात्मक मोज़ेक हों।
इम्प्रिंटिंग का पैतृक-संघर्ष (संबंध) सिद्धांत: जीनोमिक इम्प्रिंटिंग को संतान को संसाधन आवंटन पर मातृ और पैतृक रूप से विरासत में मिले एलील्स के बीच एक विकासवादी खींचतान के परिणाम के रूप में व्याख्या किया जाता है, जो यह समझा सकता है कि पैतृक रूप से व्यक्त जीन अक्सर वृद्धि को बढ़ावा क्यों देते हैं और मातृ रूप से व्यक्त जीन अक्सर वृद्धि को क्यों रोकते हैं।

Mechanisms

दोनों घटनाएँ अपरिवर्तित डीएनए पर स्तरित स्थिर एपिजेनेटिक अवस्थाओं पर निर्भर करती हैं। एक्स-निष्क्रियता में, लंबा गैर-कोडिंग आरएनए XIST भविष्य के निष्क्रिय एक्स से ऊपर-विनियमित होता है, उस क्रोमोसोम को सिस में कोट करता है, और क्रोमेटिन-संशोधित परिसरों को भर्ती करता है जो दमनकारी हिस्टोन निशान और डीएनए मिथाइलेशन को स्थापित करते हैं, क्रोमोसोम को एक हेटेरोक्रोमैटिक, बड़े पैमाने पर शांत बैर बॉडी में परिवर्तित करते हैं जो कोशिका विभाजन के माध्यम से ईमानदारी से प्रसारित होता है। इम्प्रिंटिंग में, मिथाइलेशन निशान पुरुष या महिला जर्मलाइन में इम्प्रिंटिंग नियंत्रण क्षेत्रों में स्थापित होते हैं और प्रारंभिक भ्रूणजनन के जीनोम-व्यापी रीप्रोग्रामिंग से बचते हैं; ये विभेदक रूप से मिथाइलेटेड क्षेत्र तब व्यक्ति के जीवन के लिए आस-पास के जीनों की एलील-विशिष्ट अभिव्यक्ति को निर्देशित करते हैं। इस प्रकार दोनों प्रणालियाँ गुणसूत्र या पैतृक मूल की स्मृति बनाने के लिए डीएनए मिथाइलेशन, हिस्टोन संशोधन और गैर-कोडिंग आरएनए का उपयोग करती हैं।

Clinical relevance

इन प्रणालियों के व्यवधान मानव स्थितियों के एक मान्यता प्राप्त समूह को रेखांकित करते हैं: तिरछी या अधूरी एक्स-निष्क्रियता महिलाओं में एक्स-लिंक्ड बीमारी की अभिव्यक्ति को संशोधित करती है, और इम्प्रिंट्स का नुकसान, लाभ या गलत-सेटिंग विशिष्ट वृद्धि और न्यूरोडेवलपमेंटल विशेषताओं के साथ इम्प्रिंटिंग विकार पैदा करती है। यह क्षेत्र उन तंत्रों की व्याख्या करता है जो एपिजेनेटिक स्थिति को फेनोटाइप से जोड़ते हैं और आनुवंशिकी साहित्य के महत्वपूर्ण पठन का समर्थन करते हैं; यह वर्णनात्मक है और व्यक्तिगत निदान या प्रबंधन का आधार नहीं है।

Epidemiology

यादृच्छिक एक्स-निष्क्रियता प्रत्येक मादा स्तनधारी को एक सेलुलर मोज़ेक बनाती है, जो बीमारी के बजाय मादा जीव विज्ञान की लगभग सार्वभौमिक विशेषता है। इम्प्रिंटेड जीन जीनोम का एक छोटा अल्पसंख्यक बनाते हैं (कुछ सौ जीनों के क्रम में), लेकिन वे जो इम्प्रिंटिंग विकार पैदा करते हैं, वे व्यक्तिगत रूप से दुर्लभ जन्मजात स्थितियाँ हैं जो सामूहिक रूप से वृद्धि और न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों में योगदान करती हैं।

History

यह क्षेत्र 1961 में खुला जब मैरी लियोन ने चूहों में कोट-रंग मोज़ेकवाद और खुराक क्षतिपूर्ति की व्याख्या करने के लिए एकल-एक्स-निष्क्रियता का प्रस्ताव रखा। जीनोमिक इम्प्रिंटिंग को 1980 के दशक में परमाणु-प्रत्यारोपण और जीन-लक्ष्यीकरण प्रयोगों के माध्यम से प्रदर्शित किया गया था, जिसमें दिखाया गया था कि मातृ और पैतृक जीनोम कार्यात्मक रूप से समतुल्य नहीं हैं, और आणविक युग 1990 के दशक में XIST की खोज और पैतृक एलील्स को अलग करने वाले मिथाइलेशन निशान के साथ आया था। बाद के काम ने गैर-कोडिंग आरएनए, क्रोमेटिन और क्रोमोसोम वास्तुकला को एपिजेनेटिक मोनोएलेलिक अभिव्यक्ति की एक एकीकृत तस्वीर में एकीकृत किया।

Key figures

Mary F. Lyon
Edith Heard
Wolf Reik
Azim Surani
Carmen Sapienza

Seminal works

lyon-1961
reik-walter-2001
galupa-heard-2018
peters-2014

Frequently asked questions

एक्स-निष्क्रियता और जीनोमिक इम्प्रिंटिंग कैसे संबंधित हैं?: दोनों एपिजेनेटिक तंत्र हैं जो डीएनए अनुक्रम को बदले बिना एक जीन या क्रोमोसोम की एक प्रति को शांत करते हैं। एक्स-निष्क्रियता खुराक क्षतिपूर्ति के लिए एक पूरे एक्स क्रोमोसोम को शांत करती है, जबकि इम्प्रिंटिंग विशिष्ट ऑटोसोमल एलील्स को शांत करती है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि वे किस माता-पिता से आए हैं; दोनों डीएनए मिथाइलेशन, हिस्टोन निशान और गैर-कोडिंग आरएनए पर निर्भर करते हैं।
ये तंत्र चिकित्सा में क्यों महत्वपूर्ण हैं?: जब एक्स-निष्क्रियता तिरछी होती है या इम्प्रिंट्स खो जाते हैं या गलत-सेट होते हैं, तो जीन खुराक में परिणामी परिवर्तन बीमारी का कारण बन सकते हैं या उसे संशोधित कर सकते हैं, जिसमें इम्प्रिंटिंग विकारों का एक परिभाषित समूह शामिल है। तंत्र को समझने से यह स्पष्ट होता है कि कुछ स्थितियाँ उत्परिवर्तन या गुणसूत्र परिवर्तन के मूल माता-पिता पर क्यों निर्भर करती हैं।