Amprenta genomică

Imprimarea genomică este un proces epigenetic în care expresia anumitor gene se realizează în funcție de părintele din care provin alelele . Moștenirea trăsăturilor determinate de gene imprimate nu are loc conform lui Mendel . Imprimarea se realizează prin metilarea ADN-ului la promotori , ducând la blocarea transcripției genelor. De obicei, genele imprimate formează grupuri în genom . [1] Amprentarea unor gene în genom a fost demonstrată la insecte , mamifere și plante cu flori .

Prezentare generală

În organismele diploide , celulele somatice poartă două copii ale genomului . Prin urmare, fiecare genă autozomală este reprezentată de două copii, alele, obținute din organismele materne și paterne ca urmare a fecundației. Pentru numărul predominant de gene, expresia are loc din ambele alele simultan. Cu toate acestea, la mamifere, mai puțin de un procent din gene sunt imprimate, ceea ce înseamnă că este exprimată doar o alelă. [2] Care alela va fi exprimată depinde de sexul organismului părinte care a furnizat alela. De exemplu, pentru gena IGF2 (factorul de creștere asemănător insulinei), este exprimată doar alela moștenită de la tată. [3]

Cuvântul „imprinting” a fost folosit pentru prima dată pentru a descrie fenomenele observate la insecta Pseudococcus nipae . [4] La pseudococcide ( Homoptera, Coccoidea ), masculii și femelele se dezvoltă din ouă fertilizate. La femele, toți cromozomii rămân eucromatici și funcționali, în timp ce la bărbați un set haploid de cromozomi devine heterocromatic după a șasea diviziune a zigotului și rămâne așa în majoritatea țesuturilor, astfel încât bărbații sunt haploizi funcțional. [5] [6] [7] La ​​insecte, evenimentele de imprimare semnifică de obicei tăcere genomului la bărbați și, prin urmare, sunt implicate în procesele de determinare a sexului . La mamifere, procesele de imprimare genomică sunt implicate în inegalitatea funcțională între alelele genei parentale. [opt]

Istoricul descoperirilor

Primele experimente care au găsit o diferență în cromozomii primiți de la tată sau de la mamă au fost efectuate aproape simultan de oamenii de știință care lucrau în Philadelphia [9] și Cambridge [10] în 1984 .

Cinci ani mai târziu, David Haig de la Oxford a emis ipoteza că genele paterne sunt responsabile pentru formarea placentei, iar materne - pentru diferențierea celulelor embrionare în formarea țesuturilor și organelor. Din aceasta el a concluzionat că oviparele și chiar marsupialele nu ar trebui să aibă imprimate gene paterne sau materne. Această concluzie a fost confirmată experimental. [11] Dar cercetările lui Haig explică doar câteva cazuri de amprentare. [12] [13]

Mecanism

Amprentarea genelor se realizează folosind procesul de metilare a ADN- ului, precum și prin modificarea histonelor cu complecși represori polycomb [14] . Dacă, din anumite motive, imprimarea nu funcționează, poate duce la apariția unor tulburări genetice - de exemplu, sindromul Prader-Willi [15] , sindroamele Beckwith-Wiedemann și Russell-Silver , precum și o serie de alte tulburări [ 16] . În plus, pierderea imprimării este unul dintre motivele eficienței scăzute în clonarea animalelor prin transfer nuclear de celule somatice (metoda SCNT (transfer nuclear de celule somatice) ) și contribuie la defecte de dezvoltare observate la embrionii clonați [17] [18]

Vezi și

Note

  1. ↑ Acizi nucleici: de la A la Z / B. Appel [et al.]. - M. : Binom: Laboratorul de cunoștințe, 2013. - 413 p. - 700 de exemplare.  - ISBN 978-5-9963-0376-2 .
  2. ↑ Wilkinson, Lawrence S.; William Davies și Anthony R. Isles. Efectele imprimării genomice asupra dezvoltării și funcției creierului  (engleză)  // Nature Reviews Neuroscience  : journal. - 2007. - Noiembrie ( vol. 8 , nr. 11 ). - P. 832-843 . - doi : 10.1038/nrn2235 . — PMID 17925812 .
  3. ↑ DeChiara, Thomas M.; Elizabeth J. Robertson și Argiris Efstratiadis. Imprimarea parentală a genei factorului II de creștere asemănătoare insulinei de șoarece  (engleză)  // Cell  : journal. - Cell Press , 1991. - Februarie ( vol. 64 , nr. 4 ). - P. 849-859 . — PMID 1997210 .
  4. ↑ Schrader, Franz. Cromozomii din Pseudococcus nipæ  (neopr.)  // Bullitin biologic. - 1921. - Mai ( vol. 40 , nr. 5 ). - S. 259-270 . - doi : 10.2307/1536736 .
  5. ↑ Brown, SW; U.Nur. Cromozomi heterocromatici în coccizi  (engleză)  // Science  : journal. - 1964. - Vol. 145 . - P. 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. Heterochromatization and euchromatization of whole genomes in scale insects (Coccoidea: Homoptera  )  // Dev. Suppl. : jurnal. - 1990. - P. 29-34 . — PMID 2090427 .
  8. ↑ Feil, Robert Feil; Frederic Berger. Evoluția convergentă a imprimării genomice la plante și mamifere  //  Trends in Genetics : jurnal. - Cell Press , 2007. - Aprilie ( vol. 23 , nr. 4 ). - P. 192-199 . - doi : 10.1016/j.tig.2007.02.004 . — PMID 17316885 .
  9. ↑ McGrath J., Solter D. 1984. Finalizarea embriogenezei șoarecelor necesită atât genomul matern, cât și cel patern. Celula 37: 179-183.
  10. ^ Barton SC, Surami MAH, Norris ML 1984. Rolul genomului patern și matern în dezvoltarea șoarecelui. Nature 311: 374-376.
  11. ^ Haig D., Westoby M. 1989. Parent-specific gene expression and the triploid endosperm. American Naturalist 134: 147-155.
  12. ^ Hurst LD, McVean GT 1997. Growth effects of uniparental disomies and the conflict theory of genomic imprinting. Trends in Genetics 13: 436-443.
  13. ↑ Hurst LD 1997. Teorii evolutive ale imprimării genomice. În: Reik W., Surani A. (eds), Genomic imprinting, p. 211-237. Oxford University Press, Oxford.
  14. ↑ Weaver, JR, & Bartolomei, MS (2014). Regulatori de cromatina ai amprentei genetice. 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. În: Reik W., Surani A. (eds), Genomic imprinting, p. 177-190. Oxford University Press, Oxford.
  16. ^ Elbracht M, Mackay D, Begemann M, Kagan KO, Eggermann T. Imprinting genomic perturbat și relevanța sa pentru reproducerea umană: cauze și consecințe clinice. Actualizare Hum Reprod. 2020;26(2):197-213. doi : 10.1093/humupd/dmz045 PMID 32068234
  17. ↑ Depășirea barierei de imprimare genomică îmbunătățește clonarea mamiferelor . Preluat la 20 iunie 2020. Arhivat din original la 20 iunie 2020.
  18. ↑ Wang LY, Li ZK, Wang LB și colab. (2020). Depășirea barierelor intrinseci de imprimare a H3K27me3 îmbunătățește dezvoltarea post-implantare după celula stem de transfer nuclear al celulelor somatice. S1934-5909(20) 30212-5. doi : 10.1016/j.stem.2020.05.014 PMID 32559418

Literatură



  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii