ゲノムインプリンティングと親由来効果

ごく一部の遺伝子では、対立遺伝子がどちらの親に由来するかが重要となる。インプリンティングは、エピジェネティックなマークを介して片親のコピーをサイレンシングするため、遺伝はメンデル遺伝の通常の対称性を逸脱することがある。

Definition

ゲノムインプリンティングは、特定の遺伝子が母親または父親のどちらから遺伝したかに応じて、片方の親の対立遺伝子からのみ発現するエピジェネティックなプロセスであり、表現型に親由来効果をもたらす。

Scope

このトピックでは、ゲノムインプリンティングの現象、親の由来に応じて生殖細胞系列で対立遺伝子にエピジェネティックなマークが付与されること、その結果として生じるインプリント遺伝子のモノアレル性、親特異的発現、世代間のインプリントのリセット、およびマークやそれを運ぶ染色体が異常をきたしたときに発生する古典的なインプリンティング疾患について扱う。親由来効果はエピジェネティック制御の特殊なケースとして扱われ、一般的なクロマチン機構は隣接するトピックで扱われる。

Core questions

• インプリントはどのようにして生殖細胞系列で確立され、世代間でリセットされるのか？
• なぜ対立遺伝子の親の由来がその発現を決定するのか？
• インプリンティングエラーと片親性ダイソミーはどのようにして疾患を引き起こすのか？
• インプリンティングは、それが犠牲にする冗長性にもかかわらず、なぜ進化したのか？

Key concepts

• ゲノムインプリンティングとモノアレル性発現
• 生殖細胞系列におけるインプリントの確立とリセット
• インプリンティング制御領域
• 片親性ダイソミー
• インプリンティング疾患

Mechanisms

配偶子形成中、インプリンティング制御領域に親の性別に応じたDNAメチル化の差が形成されるため、インプリント遺伝子の母方および父方のコピーは異なるマークを持つ。これらのマークは子孫において一方の対立遺伝子をサイレンシングし、マークは各世代で消去され再確立されるため、発現はDNA配列ではなく最新の親の由来に依存する。

Clinical relevance

インプリンティングは、同じ染色体領域の欠失が、父方から遺伝した場合にはプラダー・ウィリー症候群を、母方から遺伝した場合にはアンジェルマン症候群を引き起こす理由、および片親性ダイソミーが疾患を引き起こす理由を説明する。親由来パターンの認識は、遺伝子診断とカウンセリングにおいて重要である。

History

1980年代半ばに行われたマウスの核移植実験により、母方と父方のゲノムが同等ではないことが示され、インプリンティングが確立された。最初のインプリント遺伝子は1991年頃に同定され、Haigの親間対立仮説はインプリンティングがなぜ生じたのかという進化的根拠を提供した。

Debates

なぜインプリンティングは進化したのか

主要な親間対立仮説は、インプリンティングが、子孫による資源獲得の増加を支持する父方対立遺伝子と、それを抑制する母方対立遺伝子との間の綱引きを反映していると主張するが、代替の説明も存在し、この問題は未解決のままである。

Key figures

• Azim Surani
• Davor Solter
• David Haig

Seminal works

• allis2007

Frequently asked questions

親由来効果とは何を意味するのか？

それは、対立遺伝子によって生じる表現型が、それが母親または父親のどちらから遺伝したかに依存することを意味する。インプリント遺伝子の場合、片方の親のコピーはエピジェネティックにサイレンシングされるため、もう一方の親からのコピーのみが発現する。

同じ欠失がなぜ2つの異なる症候群を引き起こすのか？

染色体領域にインプリント遺伝子が含まれている場合、父方染色体からそれを失うと、父方発現遺伝子の唯一の活性コピーが失われ、母方染色体からそれを失うと、母方発現遺伝子が失われ、プラダー・ウィリー症候群やアンジェルマン症候群のような異なる疾患が生じる。