유전체 각인 및 부모 기원 효과

소수의 유전자에서는 대립유전자가 어느 부모로부터 유래했는지가 중요하다. 각인은 후성유전학적 표지를 통해 한쪽 부모의 유전자 복사본을 침묵시켜, 유전이 멘델 유전의 일반적인 대칭성을 위반할 수 있게 한다.

Definition

유전체 각인은 특정 유전자가 어머니 또는 아버지로부터 유전되었는지에 따라 한쪽 부모의 대립유전자에서만 발현되는 후성유전학적 과정으로, 표현형에 대한 부모 기원 효과를 생성한다.

Scope

이 주제는 유전체 각인 현상, 부모 기원에 따른 생식세포계에서의 대립유전자 후성유전학적 표지, 그 결과로 나타나는 각인 유전자의 단일대립유전자성, 부모 특이적 발현, 세대 간 각인 재설정, 그리고 표지 또는 이를 운반하는 염색체가 교란될 때 발생하는 고전적인 각인 질환을 다룬다. 이는 부모 기원 효과를 후성유전학적 조절의 특별한 경우로 취급하며, 일반적인 염색질 메커니즘은 인접 주제에서 다룬다.

Core questions

• 각인은 어떻게 생식세포계에서 확립되고 세대 간에 재설정되는가?
• 대립유전자의 부모 기원이 왜 발현 여부를 결정하는가?
• 각인 오류와 단일부모성 이염색체증은 어떻게 질병을 유발하는가?
• 각인이 희생시키는 중복성에도 불구하고 왜 각인이 진화했을까?

Key concepts

• 유전체 각인 및 단일대립유전자 발현
• 생식세포계 각인 확립 및 재설정
• 각인 조절 영역
• 단일부모성 이염색체증
• 각인 질환

Mechanisms

배우자 형성 과정에서 부모의 성별에 따라 각인 조절 영역에 차등 DNA 메틸화가 형성되어, 각인 유전자의 모계 및 부계 복사본은 서로 다른 표지를 갖게 된다. 이 표지들은 자손에서 한쪽 대립유전자를 침묵시키며, 이 표지들은 매 세대마다 지워지고 재확립되기 때문에 발현은 DNA 서열이 아닌 가장 최근의 부모 기원에 따라 달라진다.

Clinical relevance

각인은 동일한 염색체 영역의 결실이 부계 유전 시 프라더-윌리 증후군을, 모계 유전 시 안젤만 증후군을 유발하는 이유와 단일부모성 이염색체증이 질병을 유발할 수 있는 이유를 설명한다. 부모 기원 패턴을 인식하는 것은 유전 진단 및 상담에 중요하다.

History

1980년대 중반 쥐를 이용한 핵 이식 실험은 모계 및 부계 유전체가 동등하지 않음을 보여주며 각인을 확립했다. 최초의 각인 유전자는 1991년경에 확인되었고, Haig의 부모 갈등 가설은 각인이 발생한 진화적 이유를 제시했다.

Debates

각인이 진화한 이유

주요 부모 갈등 가설은 각인이 자손의 더 큰 자원 추출을 선호하는 부계 대립유전자와 이를 억제하는 모계 대립유전자 간의 줄다리기를 반영한다고 주장하지만, 대안적인 설명들도 존재하며 이 질문은 여전히 열려 있다.

Key figures

• Azim Surani
• Davor Solter
• David Haig

Seminal works

• allis2007

Frequently asked questions

부모 기원 효과는 무엇을 의미하는가?

이는 대립유전자에 의해 생성되는 표현형이 어머니 또는 아버지로부터 유전되었는지에 따라 달라진다는 것을 의미한다. 각인 유전자에서는 한쪽 부모의 복사본이 후성유전학적으로 침묵되어, 다른 부모로부터 온 복사본만 발현된다.

동일한 결실이 어떻게 두 가지 다른 증후군을 유발할 수 있는가?

만약 염색체 영역에 각인 유전자가 포함되어 있다면, 부계 염색체에서 이를 잃는 것은 부계 발현 유전자의 유일하게 활성적인 복사본을 제거하는 반면, 모계 염색체에서 이를 잃는 것은 모계 발현 유전자를 제거하여 프라더-윌리 증후군 및 안젤만 증후군과 같은 별개의 질환을 유발한다.