Genomik Damgalanma
Genomik damgalanma, genlerin bir alt kümesinin, köken aldığı ebeveyne göre iki ebeveyn alelinden yalnızca birinden ifade edildiği epigenetik bir olgudur. Bazı damgalanmış genler yalnızca anneden kalıtılan kopyadan, diğerleri ise yalnızca babadan kalıtılan kopyadan ifade edilmektedir. Damga, eşey hattında (germline) bir DNA metilasyon işareti olarak belirlenmekte, erken embriyonik yeniden programlamadan sağ çıkmakta ve daha sonra bireyin yaşamı boyunca okunmaktadır.
Tanım
Genomik damgalanma, belirli genlerin eşey hattında epigenetik olarak işaretlenmesi olup, bu sayede yavruda yalnızca anneden veya yalnızca babadan kalıtılan alelden ifade edilmesini sağlamaktadır.
Kapsam
Konu, damgalanmanın tanımını ve biyolojik mantığını, eşey hattında ebeveyne özgü metilasyon işaretlerinin oluşumunu, damgalanma kontrol bölgelerini ve yönettikleri gen kümelerini, gelişim boyunca damgaların korunmasını ve damgalanmanın neden var olduğuna dair evrimsel yorumu kapsamaktadır. Belirli insan rahatsızlıkları, damgalanma bozuklukları konusunda ele alınmaktadır.
Temel sorular
- Bir genin damgalanmış olması ne anlama gelmektedir?
- Yumurta ve spermlerde ebeveyne özgü damgalar nasıl oluşturulmaktadır?
- Embriyoda genomun geri kalanı yeniden programlanırken damgalar nasıl korunmaktadır?
- İki işlevsel alele sahip olmanın güvenliğini feda ediyorsa, damgalanma neden evrimleşmiştir?
Anahtar kavramlar
- Köken aldığı ebeveyne özgü ifade
- Eşey hattında damgaların oluşumu
- Diferansiyel Metillenmiş Bölgeler (damgalanma kontrol bölgeleri)
- Damgalanmış gen kümeleri
- Embriyonik yeniden programlama yoluyla korunma
- Anneden ve babadan ifade edilen genler
Temel kuramlar
- Ebeveyn-çatışması (akrabalık) kuramı
- Damgalanma, anneden ve babadan kalıtılan aleller arasında yavrulara kaynak aktarımı konusunda evrimsel bir çatışmanın ürünü olarak yorumlanmakta, babadan ifade edilen genlerin büyümeyi artırma eğiliminde olduğunu ve anneden ifade edilen genlerin büyümeyi sınırlama eğiliminde olduğunu öngörmektedir.
Mekanizmalar
Damgalar, gametogenez sırasında damgalanma kontrol bölgelerinde oluşturulan, başlıca DNA metilasyonu olan diferansiyel epigenetik işaretlerdir: bazı diziler dişi eşey hattında, diğerleri ise erkek eşey hattında metillenmektedir. Döllenmeden sonra, genomun çoğu demetile edildiğinde ve yeniden metile edildiğinde, bu damgalanma kontrol bölgeleri korunmakta ve ebeveyn işaretlerinin kalıcılığı sağlanmaktadır. Bir damgalanma kontrol bölgesinin metilasyon durumu, daha sonra yakındaki genlerin alele özgü ifadesini yönetmekte, genellikle bir damgalanmış küme boyunca izolatör fonksiyonunu veya kodlamayan RNA transkripsiyonunu kontrol ederek, böylece bir ebeveyn aleli ifade edilirken diğeri susturulmaktadır. Fare Igf2 geni, otozomal bir genin köken aldığı ebeveyne bağlı bir şekilde ifade edilebileceğine dair erken bir gösterge sunmuştur.
Klinik önem
Damgalanmış bir gen işlevsel olarak yalnızca tek bir aktif kopyada bulunduğundan, o kopyayı etkileyen bir mutasyon, delesyon veya epigenetik değişiklik diğer alel tarafından tamponlanmamaktadır; bu nedenle damgalanma belirli lokusları benzersiz bir şekilde savunmasız hale getirmekte ve köken aldığı ebeveyne bağlı hastalıklara yol açmaktadır. Konu, genetik bir değişikliğin ebeveyn kökeninin hastalığın ortaya çıkıp çıkmayacağını ve nasıl ortaya çıkacağını neden belirleyebileceğini açıklamaktadır; bu açıklayıcı nitelikte olup, bireysel tanı veya tedavi için bir temel oluşturmamaktadır.
Epidemiyoloji
Damgalanmış genler, genomun küçük bir kısmını oluşturmakta, sayıları yüzlerle ifade edilmekte ve kümeler halinde yoğunlaşmaktadır. Sayılarına oranla büyüme, plasenta fonksiyonu ve beyin gelişiminde büyük bir öneme sahiptirler.
Tarihçe
1980'lerdeki nükleer transplantasyon deneyleri, anne ve baba genomlarının birbirinin yerine geçemediğini göstererek damgalanmanın varlığını ortaya koymuştur. Moleküler çağ, 1991 civarında fare Igf2 geninin yalnızca babadan gelen alelden ifade edildiğinin gösterilmesiyle başlamıştır. Sonraki çalışmalar damgalanmış kümeleri haritalamış, damgalanma kontrol bölgelerini tanımlamış ve damgalanmayı DNA metilasyonu ve kodlamayan RNA ile ilişkilendirmiştir. Evrimsel ebeveyn-çatışması kuramı, damgalanmanın neden var olduğuna dair etkili bir çerçeve sunmuştur.
Öne çıkan isimler
- Azim Surani
- Wolf Reik
- Anne Ferguson-Smith
- Shirley Tilghman
- David Haig
İlgili konular
Temel eserler
- dechiara-1991
- reik-walter-2001
- peters-2014
Sıkça sorulan sorular
- Genomik damgalanma mutasyondan nasıl farklıdır?
- Damgalanma DNA dizisini değiştirmez; o, çoğunlukla DNA metilasyonu olan, bir genin ebeveyn kopyalarından birini susturan epigenetik bir işarettir. Bu nedenle aynı gen, yalnızca hangi ebeveynden kalıtıldığına bağlı olarak aktif veya sessiz olabilir.
- Damgalar kalıcı mıdır?
- Birey içinde damga stabildir, ancak eşey hattında eski damgalar silinmekte ve kişinin cinsiyetine göre yeniden ayarlanmaktadır; bu nedenle bir genin damgası, bir sonraki nesle aktarıldığında değişebilir.
Bu kavram için yöntemler
- Epigenome-wide association study
- Epigenome-wide association study in educational research
- Differential Epigenome-Wide Association Study
- Time-series Epigenome-wide Association Study
- Network-based epigenome-wide association study
- QTL Mapping
- Multi-omics epigenome-wide association study
- Transmission Disequilibrium Test