Imprinting Genômico

O imprinting genômico é um fenômeno epigenético no qual um subconjunto de genes é expresso a partir de apenas um dos dois alelos parentais, de acordo com seu progenitor de origem. Alguns genes com imprinting são expressos apenas a partir da cópia herdada da mãe e outros apenas a partir da cópia herdada do pai. O imprinting é estabelecido como uma marca de metilação de DNA na linhagem germinativa, sobrevive ao reprogramação embrionária precoce e é então lido ao longo da vida do indivíduo.

Definition

Imprinting genômico é a marcação epigenética de certos genes na linhagem germinativa, de modo que eles são expressos apenas a partir do alelo herdado da mãe ou apenas do alelo herdado do pai na prole.

Scope

O tópico abrange a definição e a lógica biológica do imprinting, o estabelecimento de marcas de metilação específicas dos pais na linhagem germinativa, as regiões de controle do imprinting e os agrupamentos de genes que elas governam, a manutenção dos imprintings ao longo do desenvolvimento e a interpretação evolutiva da razão pela qual o imprinting existe. Condições humanas específicas são tratadas no tópico de distúrbios de imprinting.

Core questions

• O que significa para um gene ter imprinting?
• Como os imprintings específicos dos pais são estabelecidos em óvulos e espermatozoides?
• Como os imprintings são mantidos enquanto o restante do genoma é reprogramado no embrião?
• Por que o imprinting evoluiu se sacrifica a segurança de ter dois alelos funcionais?

Key concepts

• Expressão específica do progenitor de origem
• Estabelecimento de imprintings na linhagem germinativa
• Regiões diferencialmente metiladas (regiões de controle de imprinting)
• Agrupamentos de genes com imprinting
• Manutenção através da reprogramação embrionária
• Genes expressos maternalmente versus paternalmente

Key theories

Teoria do conflito parental (parentesco)

O imprinting é interpretado como o produto de um conflito evolutivo entre alelos herdados da mãe e do pai sobre a transferência de recursos para a prole, prevendo que genes expressos paternalmente tendem a aumentar e genes expressos maternalmente tendem a limitar o crescimento.

Mechanisms

Os imprintings são marcas epigenéticas diferenciais, principalmente metilação de DNA, estabelecidas em regiões de controle de imprinting durante a gametogênese: certas sequências são metiladas na linhagem germinativa feminina e outras na linhagem germinativa masculina. Após a fertilização, quando a maior parte do genoma é desmetilada e remetilada, essas regiões de controle de imprinting são protegidas para que as marcas parentais persistam. O estado de metilação de uma região de controle de imprinting governa então a expressão alelo-específica de genes próximos, frequentemente controlando a função de isolador ou a transcrição de RNA não codificante através de um agrupamento com imprinting, de modo que um alelo parental é expresso e o outro silenciado. O gene Igf2 do camundongo forneceu uma demonstração precoce de que um gene autossômico pode ser expresso de maneira dependente do progenitor de origem.

Clinical relevance

Como um gene com imprinting está funcionalmente presente em apenas uma cópia ativa, uma mutação, deleção ou alteração epigenética que afete essa cópia não é amortecida pelo outro alelo, de modo que o imprinting torna certos loci unicamente vulneráveis e dá origem a doenças dependentes do progenitor de origem. O tópico explica por que a origem parental de uma alteração genética pode determinar se e como a doença aparece; é descritivo e não é uma base para diagnóstico ou tratamento individual.

Epidemiology

Os genes com imprinting representam uma pequena fração do genoma, estimados em algumas centenas, e estão concentrados em agrupamentos. Eles têm uma importância desproporcional no crescimento, na função placentária e no desenvolvimento cerebral em relação ao seu número.

History

Experimentos de transplante nuclear na década de 1980 mostraram que os genomas materno e paterno não são intercambiáveis, estabelecendo a existência do imprinting. A era molecular começou por volta de 1991, quando o gene Igf2 do camundongo demonstrou ser expresso apenas a partir do alelo paterno, e trabalhos subsequentes mapearam agrupamentos com imprinting, identificaram regiões de controle de imprinting e conectaram o imprinting à metilação de DNA e ao RNA não codificante. A teoria evolutiva do conflito parental forneceu uma estrutura influente para a existência do imprinting.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Como o imprinting genômico difere de uma mutação?

O imprinting não altera a sequência de DNA; é uma marca epigenética, principalmente metilação de DNA, que silencia uma cópia parental de um gene. O mesmo gene pode, portanto, ser ativo ou silente dependendo apenas de qual progenitor foi herdado.

Os imprintings são permanentes?

Dentro de um indivíduo, o imprinting é estável, mas na linhagem germinativa os imprintings antigos são apagados e redefinidos de acordo com o sexo da pessoa, de modo que o imprinting de um gene pode mudar quando é transmitido para a próxima geração.