Genomisk prägling

Genomisk prägling är en epigenetisk process där uttrycket av vissa gener utförs beroende på vilken förälder allelerna kom ifrån . Nedärvning av egenskaper som bestäms av inpräntade gener förekommer inte enligt Mendel . Imprinting åstadkoms genom DNA-metylering vid promotorer , vilket resulterar i blockering av gentranskription . Typiskt bildar präglade gener kluster i genomet . [1] Avtryck av vissa gener i genomet har visats i insekter , däggdjur och blommande växter .

Översikt

I diploida organismer bär somatiska celler två kopior av genomet . Därför representeras varje autosomal gen av två kopior, alleler, erhållna från moderns och faderns organismer som ett resultat av befruktning. För det övervägande antalet gener sker expression från båda allelerna samtidigt. Men hos däggdjur är mindre än en procent av generna präglade, vilket betyder att endast en allel uttrycks. [2] Vilken allel som kommer att uttryckas beror på könet på moderorganismen som gav allelen. Till exempel, för IGF2 -genen (insulinliknande tillväxtfaktor) uttrycks endast allelen som ärvts från fadern. [3]

Ordet "avtryck" användes först för att beskriva de fenomen som ses hos insekten Pseudococcus nipae . [4] Hos pseudokocker ( Homoptera, Coccoidea ) utvecklas hanar och honor från befruktade ägg. Hos kvinnor förblir alla kromosomer eukromatiska och funktionella, medan en haploid uppsättning kromosomer hos män blir heterokromatisk efter den sjätte delningen av zygoten och förblir så i de flesta vävnader, så män är funktionellt haploida. [5] [6] [7] Hos insekter betecknar präglingshändelser vanligtvis genomtystnad hos män och är därför involverade i könsbestämningsprocesser . Hos däggdjur är genomiska präglingsprocesser involverade i funktionell ojämlikhet mellan parentala genalleler. [åtta]

Upptäcktshistorik

De första experimenten som fann en skillnad i kromosomer från fadern eller från modern utfördes nästan samtidigt av forskare som arbetade i Philadelphia [9] och Cambridge [10 ] 1984 .

Fem år senare antog David Haig från Oxford att faderns gener är ansvariga för bildandet av moderkakan, och modern - för differentieringen av embryonala celler i bildandet av vävnader och organ. Av detta drog han slutsatsen att äggdjur och till och med pungdjur inte borde ha inpräntade faderliga eller moderns gener. Denna slutsats bekräftades experimentellt. [11] Men Haigs forskning förklarar bara några fall av prägling. [12] [13]

Mekanism

Genimprinting utförs genom att använda processen av DNA- metylering , såväl som genom att modifiera histoner med polycomb-repressorkomplex [14] . Om prägling av någon anledning inte fungerar kan det leda till uppkomsten av genetiska störningar - till exempel Prader-Willi syndrom [15] , Beckwith-Wiedemann och Russell-Silvers syndrom , samt ett antal andra störningar [ 16] . Dessutom är förlusten av prägling en av orsakerna till den låga effektiviteten i djurkloning genom somatisk cellkärnöverföring (SCNT-metoden (somatic cell nuclear transfer) ) och bidrar till utvecklingsdefekter som observerats i klonade embryon [17] [18]

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Nukleinsyror: från A till Ö / B. Appel [et al.]. - M. : Binom: Kunskapslaboratoriet, 2013. - 413 sid. - 700 exemplar.  - ISBN 978-5-9963-0376-2 .
  2. ↑ Wilkinson, Lawrence S.; William Davies och Anthony R. Isles. Genomiska präglingseffekter på hjärnans utveckling och funktion  (engelska)  // Nature Reviews Neuroscience  : journal. - 2007. - November ( vol. 8 , nr 11 ). - s. 832-843 . - doi : 10.1038/nrn2235 . — PMID 17925812 .
  3. ↑ DeChiara, Thomas M.; Elizabeth J. Robertson och Argiris Efstratiadis. Parental prägling av musens insulinliknande tillväxtfaktor II-gen  (engelska)  // Cell  : journal. - Cell Press , 1991. - Februari ( vol. 64 , nr 4 ). - P. 849-859 . — PMID 1997210 .
  4. ↑ Schrader, Franz. Kromosomerna i Pseudococcus nipæ  (neopr.)  // Biologisk bullitin. - 1921. - Maj ( vol. 40 , nr 5 ). - S. 259-270 . - doi : 10.2307/1536736 .
  5. ↑ Brown, SW; U.Nur. Heterokromatiska kromosomer i koccider  (engelska)  // Science  : journal. - 1964. - Vol. 145 . - S. 130-136 . - doi : 10.1126/science.145.3628.130 . — PMID 14171547 .
  6. ↑ Hughes-Schrader, S. Cytology of coccids (Coccoïdea-Homoptera)  (neopr.)  // Advances in Genetics. - 1948. - T. 35 , nr 2 . - S. 127-203 . — PMID 18103373 .
  7. ↑ Nur, U. Heterokromatisering och eukromatisering av hela genom i fjällinsekter (Coccoidea: Homoptera  )  // Dev. Suppl. : journal. - 1990. - S. 29-34 . — PMID 2090427 .
  8. ↑ Feil, Robert Feil; Frederic Berger. Konvergent utveckling av genomisk prägling i växter och däggdjur  //  Trends in Genetics : journal. - Cell Press , 2007. - April ( vol. 23 , nr 4 ). - S. 192-199 . - doi : 10.1016/j.tig.2007.02.004 . — PMID 17316885 .
  9. ↑ McGrath J., Solter D. 1984. Fullbordande av musembryogenes kräver både moderns och faderns genom. Cell 37: 179-183.
  10. ↑ Barton SC, Surami MAH, Norris ML 1984. Roll av faderns och moderns genom i musutveckling. Nature 311: 374-376.
  11. ↑ Haig D., Westoby M. 1989. Föräldraspecifikt genuttryck och den triploida endospermen. American Naturalist 134: 147-155.
  12. ↑ Hurst LD, McVean GT 1997. Tillväxteffekter av uniparentala disomier och konfliktteorin om genomisk prägling. Trends in Genetics 13: 436-443.
  13. ↑ Hurst LD 1997. Evolutionsteorier om genomisk prägling. I: Reik W., Surani A. (red), Genomic imprinting, sid. 211-237. Oxford University Press, Oxford.
  14. ↑ Weaver, JR, & Bartolomei, MS (2014). Kromatinregulatorer för genetisk prägling. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Gene Regulatory Mechanisms, 1839(3), 169-177. doi : 10.1016/j.bbagrm.2013.12.002 PMC 3951659
  15. ↑ Horsthemke B. 1997. Imprinting in the Prader-Willi / Angelman syndrome region on human chromosome 15. In: Reik W., Surani A. (eds), Genomic imprinting, sid. 177-190. Oxford University Press, Oxford.
  16. ↑ Elbracht M, Mackay D, Begemann M, Kagan KO, Eggermann T. Disturbed genomic imprinting och dess relevans för mänsklig reproduktion: orsaker och kliniska konsekvenser. Uppdatering av Hum Reprod. 2020;26(2):197-213. doi : 10.1093/humupd/dmz045 PMID 32068234
  17. ↑ Att övervinna genomisk imprinting-barriär förbättrar däggdjurskloning . Hämtad 20 juni 2020. Arkiverad från originalet 20 juni 2020.
  18. ↑ Wang LY, Li ZK, Wang LB, et al. (2020). Att övervinna inneboende H3K27me3 imprinting-barriärer förbättrar utvecklingen efter implantation efter somatisk cellkärnöverföringscellstamcell. S1934-5909(20) 30212-5. doi : 10.1016/j.stem.2020.05.014 PMID 32559418

Litteratur



  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk