Genominen painatus

Genominen imprinting on epigeneettinen prosessi, jossa tiettyjen geenien ilmentyminen tapahtuu riippuen siitä, mistä vanhemmasta alleelit ovat peräisin . Painettujen geenien määräämien ominaisuuksien periytymistä ei tapahdu Mendelin mukaan . Imprinting saadaan aikaan DNA-metylaatiolla promoottorissa , mikä johtaa geenin transkription estoon. Tyypillisesti painetut geenit muodostavat klustereita genomissa . [1] Joidenkin geenien leimautuminen genomiin on osoitettu hyönteisissä , nisäkkäissä ja kukkivissa kasveissa .

Yleiskatsaus

Diploidisissa organismeissa somaattiset solut kantavat kaksi kopiota genomista . Siksi jokaista autosomaalista geeniä edustaa kaksi kopiota, alleelia, jotka on saatu äidin ja isän organismeista hedelmöityksen seurauksena. Valtaosassa geenejä ekspressio tapahtuu molemmista alleeleista samanaikaisesti. Nisäkkäillä kuitenkin alle yksi prosentti geeneistä on painettu, mikä tarkoittaa, että vain yksi alleeli ekspressoituu. [2] Mikä alleeli ilmentyy, riippuu alleelin tuoneen emoorganismin sukupuolesta. Esimerkiksi IGF2 -geenille (insuliinin kaltainen kasvutekijä) ilmentyy vain isältä peritty alleeli. [3]

Sanaa "painatus" käytettiin ensin kuvaamaan Pseudococcus nipae -hyönteisessä havaittuja ilmiöitä . [4] Pseudokokkeilla ( Homoptera, Coccoidea ) urokset ja naaraat kehittyvät hedelmöitetyistä munista. Naisilla kaikki kromosomit pysyvät eukromaattisina ja toimivina, kun taas miehillä yksi haploidinen kromosomisarja muuttuu heterokromaattiseksi tsygootin kuudennen jakautumisen jälkeen ja pysyy sellaisena useimmissa kudoksissa, joten miehet ovat toiminnallisesti haploideja. [5] [6] [7] Hyönteisissä imprinting-tapahtumat merkitsevät yleensä genomin hiljentymistä miehillä ja ovat siksi mukana sukupuolen määrittelyssä . Nisäkkäillä genomiset imprinting-prosessit ovat osallisena vanhempien geenialleelien välisessä toiminnallisessa epätasa-arvossa. [kahdeksan]

Löytöhistoria

Ensimmäiset kokeet, joissa havaittiin ero isältä tai äidiltä saaduissa kromosomeissa, suorittivat lähes samanaikaisesti Philadelphiassa [9] ja Cambridgessa [10] työskentelevät tutkijat vuonna 1984 .

Viisi vuotta myöhemmin David Haig Oxfordista oletti, että isän geenit ovat vastuussa istukan muodostumisesta ja äidin geenit alkiosolujen erilaistumisesta kudosten ja elinten muodostumisessa. Tästä hän päätteli, että munasoluilla ja jopa pussieläimillä ei pitäisi olla painettuina isän tai äidin geenejä. Tämä johtopäätös vahvistettiin kokeellisesti. [11] Mutta Haigin tutkimus selittää vain joitain painamisen tapauksia. [12] [13]

Mekanismi

Geenipainatus suoritetaan käyttämällä DNA - metylaatioprosessia sekä modifioimalla histoneita polykombirepressorikomplekseilla [14] . Jos imprinting ei jostain syystä toimi, se voi johtaa geneettisten häiriöiden ilmaantumiseen - esimerkiksi Prader-Willin oireyhtymään [15] , Beckwith-Wiedemannin ja Russell-Silverin oireyhtymiin sekä useisiin muihin sairauksiin [ 16] . Lisäksi painamisen katoaminen on yksi syistä alhaiseen tehokkuuteen eläinten kloonauksessa somaattisten solujen tumansiirrolla (SCNT-menetelmä (somaattisten solujen tumansiirto) ) ja myötävaikuttaa kloonatuissa alkioissa havaittuihin kehitysvirheisiin [17] [18]

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Nukleiinihapot: A - Z / B. Appel [et ai.]. - M. : Binom: Knowledge Laboratory, 2013. - 413 s. -700 kappaletta.  - ISBN 978-5-9963-0376-2 .
  2. ↑ Wilkinson, Lawrence S.; William Davies ja Anthony R. Isles. Genomisen painamisen vaikutukset aivojen kehitykseen ja toimintaan  (englanniksi)  // Nature Reviews Neuroscience  : Journal. - 2007. - marraskuu ( osa 8 , nro 11 ). - s. 832-843 . - doi : 10.1038/nrn2235 . — PMID 17925812 .
  3. ↑ DeChiara, Thomas M.; Elizabeth J. Robertson ja Argiris Efstratiadis. Hiiren insuliinin kaltaisen kasvutekijä II -geenin vanhempien imprinting  (englanniksi)  // Cell  : Journal. - Cell Press , 1991. - Helmikuu ( osa 64 , nro 4 ). - s. 849-859 . — PMID 1997210 .
  4. ↑ Schrader, Franz. Pseudococcus nipæ :n (neopr.) kromosomit   // Biological Bullitin. - 1921. - Toukokuu ( osa 40 , nro 5 ). - S. 259-270 . - doi : 10.2307/1536736 .
  5. ↑ Ruskea, SW; U.Nur. Heterokromaattiset kromosomit kokkiissa  (englanniksi)  // Science  : Journal. - 1964. - Voi. 145 . - s. 130-136 . - doi : 10.1126/tiede.145.3628.130 . — PMID 14171547 .
  6. ↑ Hughes-Schrader, S. Coccids (Coccoïdea-Homoptera) sytologia  (neopr.)  // Advances in Genetics. - 1948. - T. 35 , nro 2 . - S. 127-203 . — PMID 18103373 .
  7. ↑ Nur, U. Heterokromatisaatio ja kokonaisten genomien eukromatisaatio suomalaishyönteisissä (Coccoidea: Homoptera  )  // Dev. Suppl. : päiväkirja. - 1990. - s. 29-34 . — PMID 2090427 .
  8. ↑ Feil, Robert Feil; Frederic Berger. Genomisen jäljennöksen konvergentti evoluutio kasveissa ja nisäkkäissä  //  Trends in Genetics : päiväkirja. - Cell Press , 2007. - Huhtikuu ( nide 23 , nro 4 ). - s. 192-199 . - doi : 10.1016/j.tig.2007.02.004 . — PMID 17316885 .
  9. ↑ McGrath J., Solter D. 1984. Hiiren embryogeneesin loppuun saattaminen vaatii sekä äidin että isän genomin. Cell 37: 179-183.
  10. ↑ Barton SC, Surami MAH, Norris ML 1984. Isän ja äidin genomien rooli hiiren kehityksessä. Nature 311: 374-376.
  11. ↑ Haig D., Westoby M. 1989. Vanhempaspesifinen geeniekspressio ja triploidinen endospermi. American Naturalist 134: 147-155.
  12. ↑ Hurst LD, McVean GT 1997. Uniparentaalisten disomioiden kasvuvaikutukset ja genomisen imprintingin konfliktiteoria. Trends in Genetics 13: 436-443.
  13. ↑ Hurst LD 1997. Evoluutioteoriat genomikirjoituksesta. Teoksessa: Reik W., Surani A. (toim.), Genomic imprinting, s. 211-237. Oxford University Press, Oxford.
  14. ↑ Weaver, JR ja Bartolomei, MS (2014). Geneettisen painamisen kromatiiniregulaattorit. 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 / Angelmanin oireyhtymän alueella ihmisen kromosomissa 15. Teoksessa: Reik W., Surani A. (toim.), Genomic imprinting, s. 177-190. Oxford University Press, Oxford.
  16. ↑ Elbracht M, Mackay D, Begemann M, Kagan KO, Eggermann T. Häiriintynyt genominen imprinting ja sen merkitys ihmisen lisääntymiselle: syyt ja kliiniset seuraukset. Hum Reprod -päivitys. 2020;26(2):197-213. doi : 10.1093/humupd/dmz045 PMID 32068234
  17. ↑ Genomisen painamisen esteen voittaminen parantaa nisäkkäiden kloonausta . Haettu 20. kesäkuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 20. kesäkuuta 2020.
  18. ↑ Wang LY, Li ZK, Wang LB, et ai. (2020). Sisäisten H3K27me3:n painamisen esteiden voittaminen parantaa implantaation jälkeistä kehitystä somaattisten solujen tumansiirtosolujen kantasolujen jälkeen. S1934-5909(20) 30212-5. doi : 10.1016/j.stem.2020.05.014 PMID 32559418

Kirjallisuus



  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat