Pencetakan Genomik dan Efek Asal-Usul Induk

Untuk sejumlah kecil gen, penting dari induk mana suatu alel berasal: pencetakan membungkam satu salinan induk melalui tanda epigenetik, sehingga pewarisan dapat melanggar simetri transmisi Mendel yang biasa.

Definition

Pencetakan genomik adalah proses epigenetik di mana gen-gen tertentu diekspresikan hanya dari satu alel induk sesuai dengan apakah alel tersebut diwarisi dari ibu atau ayah, menghasilkan efek asal-usul induk pada fenotipe.

Scope

Topik ini mencakup fenomena pencetakan genomik, penandaan epigenetik alel dalam garis benih sesuai dengan asal-usul induk, ekspresi monoalelik spesifik induk dari gen tercetak yang dihasilkan, pengaturan ulang cetakan antar generasi, dan kelainan pencetakan klasik yang muncul ketika tanda atau kromosom pembawanya terganggu. Ini memperlakukan efek asal-usul induk sebagai kasus khusus regulasi epigenetik; mekanisme kromatin umum dibahas dalam topik yang berdekatan.

Core questions

• Bagaimana cetakan terbentuk dalam garis benih dan diatur ulang antar generasi?
• Mengapa induk asal suatu alel menentukan apakah alel tersebut diekspresikan?
• Bagaimana kesalahan pencetakan dan disomi uniparental menyebabkan penyakit?
• Mengapa pencetakan mungkin berevolusi meskipun ada redundansi yang dikorbankan?

Key concepts

• Pencetakan genomik dan ekspresi monoalelik
• Pembentukan garis benih dan pengaturan ulang cetakan
• Wilayah kontrol pencetakan
• Disomi uniparental
• Gangguan pencetakan

Mechanisms

Selama gametogenesis, metilasi DNA diferensial diletakkan pada wilayah kontrol pencetakan sesuai dengan jenis kelamin induk, sehingga salinan gen tercetak dari ibu dan ayah membawa tanda yang berbeda; ini membungkam satu alel pada keturunan, dan karena tanda-tanda tersebut dihapus dan dibentuk kembali setiap generasi, ekspresi bergantung pada asal-usul induk terbaru daripada urutan DNA.

Clinical relevance

Pencetakan menjelaskan mengapa delesi pada wilayah kromosom yang sama menyebabkan sindrom Prader-Willi ketika diwarisi dari ayah dan sindrom Angelman ketika diwarisi dari ibu, dan mengapa disomi uniparental dapat menyebabkan penyakit; mengenali pola asal-usul induk penting dalam diagnosis dan konseling genetik.

History

Eksperimen transfer nuklir pada tikus pada pertengahan 1980-an menunjukkan bahwa genom ibu dan ayah tidak setara, membentuk pencetakan; gen tercetak pertama diidentifikasi sekitar tahun 1991, dan hipotesis konflik parental Haig menawarkan alasan evolusioner mengapa pencetakan muncul.

Debates

Mengapa pencetakan berevolusi

Hipotesis konflik parental terkemuka menyatakan bahwa pencetakan mencerminkan tarik-menarik antara alel paternal yang mendukung ekstraksi sumber daya yang lebih besar oleh keturunan dan alel maternal yang menahannya, tetapi penjelasan alternatif ada dan pertanyaan tersebut tetap terbuka.

Key figures

• Azim Surani
• Davor Solter
• David Haig

Seminal works

• allis2007

Frequently asked questions

Apa arti efek asal-usul induk?

Artinya fenotipe yang dihasilkan oleh suatu alel bergantung pada apakah alel tersebut diwarisi dari ibu atau ayah; untuk gen tercetak, satu salinan induk dibungkam secara epigenetik, sehingga hanya salinan dari induk lain yang diekspresikan.

Bagaimana delesi yang sama dapat menyebabkan dua sindrom yang berbeda?

Jika suatu wilayah kromosom mengandung gen tercetak, kehilangannya dari kromosom paternal menghilangkan satu-satunya salinan aktif gen yang diekspresikan secara paternal, sedangkan kehilangannya dari kromosom maternal menghilangkan gen yang diekspresikan secara maternal, menghasilkan gangguan yang berbeda seperti sindrom Prader-Willi dan Angelman.