Efek Asal-Usul Induk pada Ekspresi Gen

Efek asal-usul induk terjadi ketika konsekuensi fenotipik dari suatu lokus genetik bergantung pada apakah alel tersebut diwarisi dari ibu atau ayah. Efek-efek ini adalah hasil yang dapat diamati dari pencetakan genomik (genomic imprinting): karena gen yang tercetak diekspresikan hanya dari satu alel induk, perubahan yang sama dapat memiliki konsekuensi yang sangat berbeda tergantung pada induk mana yang menurunkannya.

Definition

Efek asal-usul induk adalah perbedaan dalam ekspresi gen atau fenotipe yang bergantung pada apakah alel atau wilayah kromosom tertentu diwarisi dari ibu atau ayah, yang muncul karena gen yang tercetak diekspresikan hanya dari satu alel induk.

Scope

Topik ini menjelaskan apa itu efek asal-usul induk, bagaimana efek tersebut berasal dari ekspresi tercetak monoalelik, pola pewarisan yang ditimbulkannya dalam silsilah, dan mekanisme di mana asal-usul induk dari suatu lokus dibaca. Topik ini membingkai fenomena secara konseptual; sindrom klinis spesifik dibahas dalam topik gangguan pencetakan.

Core questions

• Apa yang membuat efek suatu alel bergantung pada induk asalnya?
• Bagaimana efek asal-usul induk muncul dalam pola pewarisan keluarga?
• Mengapa delesi yang sama dapat menyebabkan gangguan yang berbeda pada kromosom maternal versus paternal?
• Bagaimana asal-usul induk suatu wilayah dikenali pada tingkat molekuler?

Key concepts

• Ekspresi monoalelik yang bergantung pada induk
• Alel yang diekspresikan secara maternal versus paternal
• Pola pewarisan yang bergantung pada induk penular
• Fenotipe timbal balik dari satu wilayah genomik
• Disomi uniparental sebagai sumber ketidakseimbangan asal-usul induk
• Pengaturan ulang cetakan garis benih antar generasi

Key theories

Teori konflik parental (kekerabatan)

Tarik-menarik evolusioner antara alel yang diwarisi secara maternal dan paternal atas penggunaan sumber daya keturunan memprediksi efek pertumbuhan yang berlawanan dari kedua genom parental dan menyediakan kerangka kerja untuk banyak fenomena asal-usul induk.

Mechanisms

Efek asal-usul induk adalah pembacaan fenotipik dari pencetakan. Karena gen yang tercetak dibungkam pada satu alel induk dan aktif pada alel lainnya, salinan fungsional berasal dari induk tertentu; mutasi atau kehilangan yang memengaruhi salinan induk yang aktif akan terungkap, sedangkan lesi yang sama pada salinan yang diam mungkin memiliki sedikit efek. Asal-usul induk dikodekan oleh daerah metilasi diferensial yang ditetapkan pada garis benih yang menandai alel maternal dan paternal secara berbeda dan dipertahankan selama perkembangan. Ketika kedua salinan dari daerah yang tercetak berasal dari satu induk, seperti pada disomi uniparental, keseimbangan normal gen yang diekspresikan secara maternal dan paternal terganggu, menghasilkan fenotipe asal-usul induk bahkan tanpa mutasi urutan apa pun. Dalam silsilah, ini bermanifestasi sebagai kondisi yang muncul hanya ketika diturunkan oleh ibu atau hanya ketika diturunkan oleh ayah.

Clinical relevance

Efek asal-usul induk menjelaskan mengapa induk yang menularkan dapat menentukan apakah seorang anak terpengaruh dan mengapa delesi dari wilayah kromosom yang sama dapat menyebabkan sindrom yang berbeda tergantung pada asal-usul induk. Topik ini mendukung penalaran tentang pewarisan dalam konteks konseling genetik pada tingkat konseptual; ini bersifat deskriptif dan bukan merupakan dasar untuk diagnosis atau pengobatan individu.

History

Efek asal-usul induk dikenali setelah eksperimen transplantasi nuklir dan transfer pronuklear pada tahun 1980-an menunjukkan bahwa genom maternal dan paternal berkontribusi secara tidak setara terhadap perkembangan. Demonstrasi tahun 1991 bahwa gen Igf2 tikus diekspresikan hanya dari alel paternal memberikan dasar molekuler yang konkret, dan teori konflik parental menawarkan penjelasan evolusioner untuk efek yang berlawanan dari kedua genom parental.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Mengapa penting dari induk mana suatu alel berasal?

Untuk gen yang tercetak, hanya satu salinan induk yang aktif. Jika salinan aktif adalah yang diwarisi dari induk tertentu, maka perubahan pada salinan tersebut akan menunjukkan efeknya, sedangkan perubahan yang sama pada salinan yang diam mungkin tidak, sehingga induk asal menentukan hasilnya.

Dapatkah efek asal-usul induk terjadi tanpa mutasi apa pun?

Ya. Jika seorang anak mewarisi kedua salinan dari wilayah yang tercetak dari satu induk (disomi uniparental), keseimbangan normal gen maternal dan paternal yang aktif terganggu, yang dapat menyebabkan fenotipe asal-usul induk meskipun urutan DNA normal.