Genomisk prægning

Genomisk prægning er en epigenetisk proces, hvor ekspressionen af ​​visse gener udføres afhængigt af, hvilken forælder allelerne kom fra . Nedarvning af egenskaber bestemt af indprintede gener forekommer ikke ifølge Mendel . Imprinting opnås gennem DNA-methylering ved promotorer , hvilket resulterer i blokering af gentranskription . Typisk danner prægede gener klynger i genomet . [1] Indprentning af nogle gener i genomet er blevet vist i insekter , pattedyr og blomstrende planter .

Oversigt

I diploide organismer bærer somatiske celler to kopier af genomet . Derfor er hvert autosomalt gen repræsenteret af to kopier, alleler, opnået fra moderens og faderens organismer som et resultat af befrugtning. For det overvejende antal gener sker ekspression fra begge alleler samtidigt. Men hos pattedyr er mindre end én procent af generne præget, hvilket betyder, at kun én allel udtrykkes. [2] Hvilken allel, der vil blive udtrykt, afhænger af kønet af den moderorganisme, der gav allelen. For IGF2 -genet (insulinlignende vækstfaktor) udtrykkes f.eks. kun den allel, der er nedarvet fra faderen. [3]

Ordet "prægning" blev først brugt til at beskrive de fænomener, der ses hos insektet Pseudococcus nipae . [4] Hos pseudocokker ( Homoptera, Coccoidea ) udvikler hanner og hunner sig fra befrugtede æg. Hos kvinder forbliver alle kromosomer eukromatiske og funktionelle, mens et haploid sæt kromosomer hos mænd bliver heterokromatisk efter den sjette deling af zygoten og forbliver det i de fleste væv, så mænd er funktionelt haploide. [5] [6] [7] Hos insekter betegner prægningsbegivenheder sædvanligvis genomet tavshed hos mænd og er derfor involveret i kønsbestemmelsesprocesser . Hos pattedyr er genomiske prægningsprocesser involveret i funktionel ulighed mellem parentale gen-alleler. [otte]

Opdagelseshistorie

De første eksperimenter, der fandt en forskel i kromosomer modtaget fra faderen eller fra moderen, blev udført næsten samtidigt af videnskabsmænd, der arbejdede i Philadelphia [9] og Cambridge [10] i 1984 .

Fem år senere antog David Haig fra Oxford , at faderlige gener er ansvarlige for dannelsen af ​​placenta, og maternelle - for differentieringen af ​​embryonale celler i dannelsen af ​​væv og organer. Ud fra dette konkluderede han, at æg- og endda pungdyr ikke burde have præget faderlige eller maternelle gener. Denne konklusion blev eksperimentelt bekræftet. [11] Men Haigs forskning forklarer kun nogle tilfælde af prægning. [12] [13]

Mekanisme

Genprægning udføres ved hjælp af DNA- methyleringsprocessen såvel som ved at modificere histoner med polycomb-repressorkomplekser [14] . Hvis prægning af en eller anden grund ikke virker, kan det føre til fremkomsten af ​​genetiske lidelser - for eksempel Prader-Willi syndrom [15] , Beckwith-Wiedemann og Russell-Silver syndromer , samt en række andre lidelser [ 16] . Derudover er tabet af prægning en af ​​årsagerne til den lave effektivitet i dyrekloning ved somatisk cellekerneoverførsel (SCNT-metode (somatisk cellekerneoverførsel) ) og bidrager til udviklingsdefekter observeret i klonede embryoner [17] [18]

Se også

Noter

  1. ↑ Nukleinsyrer: fra A til Z / B. Appel [et al.]. - M. : Binom: Videnlaboratoriet, 2013. - 413 s. - 700 eksemplarer.  - ISBN 978-5-9963-0376-2 .
  2. ↑ Wilkinson, Lawrence S.; William Davies og Anthony R. Isles. Genomiske prægningseffekter på hjernens udvikling og funktion  (engelsk)  // Nature Reviews Neuroscience  : journal. - 2007. - November ( bind 8 , nr. 11 ). - s. 832-843 . - doi : 10.1038/nrn2235 . — PMID 17925812 .
  3. ↑ DeChiara, Thomas M.; Elizabeth J. Robertson og Argiris Efstratiadis. Forældreprægning af musens insulinlignende vækstfaktor II-gen  (engelsk)  // Cell  : journal. - Cell Press , 1991. - Februar ( vol. 64 , nr. 4 ). - S. 849-859 . — PMID 1997210 .
  4. ↑ Schrader, Franz. Kromosomerne i Pseudococcus nipæ  (neopr.)  // Biologisk Bullitin. - 1921. - Maj ( bind 40 , nr. 5 ). - S. 259-270 . - doi : 10.2307/1536736 .
  5. ↑ Brown, SW; U.Nur. Heterokromatiske kromosomer i coccids  (engelsk)  // Science  : journal. - 1964. - Bd. 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 og eukromatisering af hele genomer i skælinsekter (Coccoidea: Homoptera  )  // Dev. Suppl. : journal. - 1990. - S. 29-34 . — PMID 2090427 .
  8. ↑ Feil, Robert Feil; Frederic Berger. Konvergent evolution af genomisk prægning i planter og pattedyr  //  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. Færdiggørelse af museembryogenese kræver både moderens og faderlige genom. Celle 37: 179-183.
  10. ↑ Barton SC, Surami MAH, Norris ML 1984. Rolle af faderlige og maternelle genomer i museudvikling. Nature 311: 374-376.
  11. ↑ Haig D., Westoby M. 1989. Forældrespecifik genekspression og den triploide endosperm. American Naturalist 134: 147-155.
  12. ↑ Hurst LD, McVean GT 1997. Væksteffekter af uniparentale disomier og konfliktteorien om genomisk prægning. Trends in Genetics 13: 436-443.
  13. ↑ Hurst LD 1997. Evolutionære teorier om genomisk prægning. I: Reik W., Surani A. (red), Genomic imprinting, s. 211-237. Oxford University Press, Oxford.
  14. ↑ Weaver, JR, & Bartolomei, MS (2014). Kromatinregulatorer af genetisk prægning. 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 chromosom 15. I: Reik W., Surani A. (eds), Genomic imprinting, s. 177-190. Oxford University Press, Oxford.
  16. ↑ Elbracht M, Mackay D, Begemann M, Kagan KO, Eggermann T. Disturbed genomic imprinting og dens relevans for menneskelig reproduktion: årsager og kliniske konsekvenser. Hum Reprod Update. 2020;26(2):197-213. doi : 10.1093/humupd/dmz045 PMID 32068234
  17. ↑ At overvinde genomisk prægningsbarriere forbedrer pattedyrkloning . Hentet 20. juni 2020. Arkiveret fra originalen 20. juni 2020.
  18. ↑ Wang LY, Li ZK, Wang LB, et al. (2020). Overvindelse af indre H3K27me3 prægningsbarrierer Forbedrer udviklingen efter implantation efter somatisk cellekerneoverførsel af cellestamceller. S1934-5909(20) 30212-5. doi : 10.1016/j.stem.2020.05.014 PMID 32559418

Litteratur



  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier