基因组印记和亲本来源效应

对于一小部分基因，等位基因来自哪个亲本很重要：印记通过表观遗传标记使一个亲本拷贝沉默，因此遗传可能违反孟德尔遗传的通常对称性。

Definition

基因组印记是一种表观遗传过程，其中某些基因仅根据其是从母亲还是父亲遗传而来，从一个亲本等位基因表达，从而对表型产生亲本来源效应。

Scope

本主题涵盖基因组印记现象、生殖系中等位基因根据亲本来源进行的表观遗传标记、印记基因由此产生的单等位基因、亲本特异性表达、世代间印记的重置，以及当标记或携带它们的染色体受到干扰时出现的经典印记疾病。它将亲本来源效应视为表观遗传调控的一个特例；一般的染色质机制在相邻主题中介绍。

Core questions

• 印记如何在生殖系中建立并在世代间重置？
• 为什么等位基因的亲本来源决定了它是否表达？
• 印记错误和单亲二倍体如何导致疾病？
• 为什么印记可能在牺牲冗余的情况下进化？

Key concepts

• 基因组印记和单等位基因表达
• 印记的生殖系建立和重置
• 印记控制区
• 单亲二倍体
• 印记疾病

Mechanisms

在配子发生过程中，差异DNA甲基化根据亲本性别在印记控制区（ICR）建立，因此印记基因的母本和父本拷贝带有不同的标记；这些标记使后代中的一个等位基因沉默，并且由于标记在每一代都被擦除和重新建立，表达取决于最近的亲本来源而非DNA序列。

Clinical relevance

印记解释了为什么相同染色体区域的缺失在父本遗传时导致普拉德-威利综合征（Prader-Willi syndrome），在母本遗传时导致天使人综合征（Angelman syndrome），以及为什么单亲二倍体（uniparental disomy）会导致疾病；识别亲本来源模式在基因诊断和咨询中很重要。

History

20世纪80年代中期在小鼠中进行的核移植实验表明，母本和父本基因组不等价，从而建立了印记；第一批印记基因于1991年左右被识别，Haig的亲本冲突假说为印记的产生提供了进化上的解释。

Debates

印记的进化

主要的亲本冲突假说认为，印记反映了父本等位基因倾向于后代获取更多资源与母本等位基因限制其获取资源之间的拉锯战，但存在其他解释，该问题仍未解决。

Key figures

• Azim Surani
• Davor Solter
• David Haig

Seminal works

• allis2007

Frequently asked questions

亲本来源效应是什么意思？

这意味着等位基因产生的表型取决于它是从母亲还是父亲遗传而来；对于印记基因，一个亲本拷贝被表观遗传沉默，因此只有来自另一个亲本的拷贝被表达。

为什么相同的缺失会导致两种不同的综合征？

如果一个染色体区域包含印记基因，从父本染色体上失去它会移除父本表达基因的唯一活性拷贝，而从母本染色体上失去它会移除母本表达基因的拷贝，从而产生不同的疾病，如普拉德-威利综合征和天使人综合征。