Efeitos da Origem Parental na Expressão Gênica

Um efeito de origem parental ocorre quando a consequência fenotípica de um locus genético depende se o alelo foi herdado da mãe ou do pai. Esses efeitos são o resultado observável da impressão genômica: como um gene impresso é expresso a partir de apenas um alelo parental, a mesma alteração pode ter consequências muito diferentes dependendo de qual genitor a transmitiu.

Definition

Um efeito de origem parental é uma diferença na expressão gênica ou no fenótipo que depende se um dado alelo ou região cromossômica foi herdado da mãe ou do pai, surgindo porque os genes impressos são expressos a partir de apenas um alelo parental.

Scope

O tópico explica o que são os efeitos de origem parental, como eles decorrem da expressão monoalélica impressa, os padrões de herança que criam em pedigrees e os mecanismos pelos quais a origem parental de um locus é lida. Ele enquadra o fenômeno conceitualmente; as síndromes clínicas específicas são abordadas no tópico de distúrbios de impressão.

Core questions

• O que faz com que o efeito de um alelo dependa do genitor de onde ele veio?
• Como os efeitos de origem parental aparecem nos padrões de herança familiar?
• Por que a mesma deleção pode causar diferentes distúrbios no cromossomo materno versus paterno?
• Como a origem parental de uma região é reconhecida em nível molecular?

Key concepts

• Expressão monoalélica, dependente do genitor
• Alelos expressos maternalmente versus paternalmente
• Padrões de herança que dependem do genitor transmissor
• Fenótipos recíprocos de uma região genômica
• Dissomia uniparental como fonte de desequilíbrio de origem parental
• Reinicialização da impressão na linhagem germinativa entre gerações

Key theories

Teoria do conflito parental (parentesco)

A "guerra de braços" evolutiva entre alelos herdados maternalmente e paternalmente sobre o uso de recursos pela prole prevê efeitos de crescimento opostos dos dois genomas parentais e fornece uma estrutura para muitos fenômenos de origem parental.

Mechanisms

Os efeitos de origem parental são a leitura fenotípica da impressão. Como um gene impresso é silenciado em um alelo parental e ativo no outro, a cópia funcional provém de um genitor específico; uma mutação ou perda que afete a cópia parental ativa é desmascarada, enquanto a mesma lesão na cópia silenciada pode ter pouco efeito. A origem parental é codificada por regiões diferencialmente metiladas estabelecidas na linhagem germinativa que marcam os alelos maternos e paternos de forma diferente e são mantidas ao longo do desenvolvimento. Quando ambas as cópias de uma região impressa vêm de um único genitor, como na dissomia uniparental, o equilíbrio normal de genes expressos maternalmente e paternalmente é perturbado, produzindo um fenótipo de origem parental mesmo sem qualquer mutação de sequência. Em pedigrees, isso se manifesta como condições que aparecem apenas quando transmitidas por mães ou apenas quando transmitidas por pais.

Clinical relevance

Os efeitos de origem parental explicam por que o genitor transmissor pode determinar se uma criança é afetada e por que deleções da mesma região cromossômica podem causar síndromes diferentes dependendo da origem parental. O tópico apoia o raciocínio sobre herança em contextos de aconselhamento genético em um nível conceitual; é descritivo e não é uma base para diagnóstico ou tratamento individual.

History

Os efeitos de origem parental foram reconhecidos quando experimentos de transplante nuclear e transferência pronuclear na década de 1980 mostraram que os genomas materno e paterno contribuem de forma não equivalente para o desenvolvimento. A demonstração de 1991 de que o gene Igf2 do camundongo é expresso apenas a partir do alelo paterno forneceu uma base molecular concreta, e a teoria do conflito parental ofereceu uma explicação evolutiva para os efeitos opostos dos dois genomas parentais.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Por que importa de qual genitor um alelo provém?

Para genes impressos, apenas uma cópia parental está ativa. Se a cópia ativa for a herdada de um genitor específico, então uma alteração nessa cópia mostrará seu efeito, enquanto a mesma alteração na cópia silenciada pode não ter efeito, então o genitor de origem determina o resultado.

Um efeito de origem parental pode ocorrer sem qualquer mutação?

Sim. Se uma criança herda ambas as cópias de uma região impressa de um único genitor (dissomia uniparental), o equilíbrio normal de genes maternos e paternos ativos é interrompido, o que pode causar um fenótipo de origem parental, mesmo que a sequência de DNA seja normal.