Amprentarea Genomică și Efectele Dependente de Originea Parentală

Pentru un set restrâns de gene, contează de la care părinte provine o alelă: amprentarea reduce la tăcere o copie parentală prin marcaje epigenetice, astfel încât moștenirea poate încălca simetria obișnuită a transmiterii mendeliene.

Definition

Amprentarea genomică este un proces epigenetic în care anumite gene sunt exprimate doar de la o singură alelă parentală, în funcție de faptul că a fost moștenită de la mamă sau de la tată, producând efecte dependente de originea parentală asupra fenotipului.

Scope

Acest subiect acoperă fenomenul amprentării genomice, marcarea epigenetică a alelelor în linia germinală în funcție de originea parentală, expresia monoalelică, specifică părintelui, a genelor amprentate, resetarea amprentelor între generații și tulburările clasice de amprentare care apar atunci când marcajele sau cromozomii care le poartă sunt perturbați. Tratează efectele dependente de originea parentală ca un caz special de reglare epigenetică; mecanismele generale ale cromatinei sunt acoperite în subiectul adiacent.

Core questions

• Cum sunt stabilite amprentele în linia germinală și resetate între generații?
• De ce originea parentală a unei alele determină dacă aceasta este exprimată?
• Cum cauzează erorile de amprentare și disomia uniparentală boala?
• De ce ar fi putut evolua amprentarea în ciuda redundanței pe care o sacrifică?

Key concepts

• Amprentarea genomică și expresia monoalelică
• Stabilirea și resetarea amprentelor în linia germinală
• Regiuni de control ale amprentării
• Disomia uniparentală
• Tulburări de amprentare

Mechanisms

În timpul gametogenezei, metilarea diferențială a ADN-ului este stabilită în regiunile de control ale amprentării în funcție de sexul parental, astfel încât copiile materne și paterne ale unei gene amprentate poartă marcaje distincte; acestea reduc la tăcere o alelă la descendenți, iar deoarece marcajele sunt șterse și restabilite la fiecare generație, expresia depinde de cea mai recentă origine parentală, mai degrabă decât de secvența ADN.

Clinical relevance

Amprentarea explică de ce delețiile aceleiași regiuni cromozomiale cauzează sindromul Prader-Willi atunci când sunt moștenite pe cale paternă și sindromul Angelman atunci când sunt moștenite pe cale maternă, și de ce disomia uniparentală poate produce boală; recunoașterea modelelor dependente de originea parentală este importantă în diagnosticul și consilierea genetică.

History

Experimentele de transfer nuclear la șoareci la mijlocul anilor 1980 au arătat că genomurile materne și paterne nu sunt echivalente, stabilind amprentarea; primele gene amprentate au fost identificate în jurul anului 1991, iar ipoteza conflictului parental a lui Haig a oferit o rațiune evolutivă pentru apariția amprentării.

Debates

De ce a evoluat amprentarea

Ipoteza principală a conflictului parental susține că amprentarea reflectă o luptă de putere între alelele paterne care favorizează o extracție mai mare de resurse de către descendenți și alelele materne care o restrâng, dar există explicații alternative și întrebarea rămâne deschisă.

Key figures

• Azim Surani
• Davor Solter
• David Haig

Seminal works

• allis2007

Frequently asked questions

Ce înseamnă efectul dependent de originea parentală?

Înseamnă că fenotipul produs de o alelă depinde de faptul dacă a fost moștenită de la mamă sau de la tată; pentru genele amprentate, o copie parentală este redusă la tăcere epigenetic, astfel încât este exprimată doar copia de la celălalt părinte.

Cum poate aceeași deleție să cauzeze două sindroame diferite?

Dacă o regiune cromozomială conține gene amprentate, pierderea acesteia de pe cromozomul patern elimină singurele copii active ale genelor exprimate patern, în timp ce pierderea acesteia de pe cromozomul matern elimină pe cele exprimate matern, producând tulburări distincte, cum ar fi sindroamele Prader-Willi și Angelman.