Импринтинг (эпигенетика)

Импринт можно определить как эпигенетическую модификацию, отличающую материнскую копию гена от отцовской копии гена. Импринт, будучи однажды сформирован, должен также позволять транскрипционной машине по-разному обрабатывать материнскую и отцовскую копии гена, находящиеся в одном и том же ядре. 

При импринтинге специфический характер дифференциальной активности генов определяется полом организма, от которого эти гены унаследованы. У некоторых насекомых, например, грибных комариков (Sciaridae), весь набор отцовских хромосом элиминируется во время сперматогенеза. У этих организмов отцовские хромосомы маркируются в цитоплазме клеток зародышевой линии, удаляются при созревании гамет и не передают свои гены следующему поколению. У млекопитающих и высших цветковых растений отцовские и материнские гены оказывают разный эффект на развитие эмбриона, но в одинаковой степени представлены в гаметах, образующихся в результате мейоза. В этом случае вклады отцовского и материнского геномов в развитие организмов не эквивалентны и происходит видимое искажение менделевских правил наследования некоторых признаков.

Иными словами, характер экспрессии отцовского и материнского аллелей одного и того же гена в организме-потомке может быть различным, так как зависит от их происхождения. Молекулярные механизмы этого явления в настоящее время до конца непонятны. Предполагается, что в развитие феномена импринтинга вносят вклад зависимые от пола модификации ДНК определенных генов, в частности метилирование их регуляторных участков.

Импринтинг распространяется на узкую группу (более 20) генов млекопитающих, отличающихся от большинства генов тем, что их аллели функционально неравноценны. Обычно копии того или иного гена либо обе не работают, либо равно активны. В случае импринтированных генов активен только один аллель (отцовский или материнский), причем статус строго детерминирован именно происхождением (от какой из родительских клеток). Не все импринтированные гены идентифицированы в функциональном отношении: установлено, однако, что большинство из них обеспечивает развитие зародыша . Дифференциальная активность аллелей импринтированных генов обусловлена различиями в метилировании регуляторных последовательностей этих генов - энхансеров и сайленсеров , обладающих противоположными функциями ( рис. 1а ). Первые трансактивируют прилежащие гены, тогда как вторые, напротив, подавляют их активность. Результатом метилирования регуляторных последовательностей становится инвертирование их функций - энхансеры перестают активировать гены, а сайленсеры - их подавлять.

Мозаика метилированных и неметилированных (интактных) регуляторных последовательностей определяет импринтированное состояние гена. В клетках с мутантной ДНК-метилтрансферазой различия в профиле метилирования импринтированных генов сглаживаются и соответственно исчезают различия в их активности ( рис. 1б ) [ Li, ea 1993 , Surani, ea 1993 ].

Геномный импринтинг

 Геномный импринтинг - эпигенетическая система регуляции генов

Ссылки:

Все ссылки