Геномный импринтинг
Геномный импринтинг — эпигенетический процесс, при котором экспрессия определённых генов осуществляется в зависимости от того, от какого родителя поступили аллели. Наследование признаков, определяемых импринтируемыми генами, происходит не по Менделю. Импринтинг осуществляется посредством метилирования ДНК в промоторах, в результате чего транскрипция гена блокируется. Обычно импринтируемые гены образуют кластеры в геноме.[1] Импринтинг некоторых генов в составе генома показан для насекомых, млекопитающих и цветковых растений.
Обзор
У диплоидных организмов соматические клетки несут две копии генома. Поэтому каждый аутосомный ген представлен двумя копиями, аллелями, полученными от материнского и отцовского организмов в результате оплодотворения. Для преобладающего числа генов экспрессия идёт с обоих аллелей одновременно. Однако у млекопитающих менее одного процента генов импринтированы, то есть экспрессируется только один аллель.[2] Какой аллель будет экспрессироваться, зависит от пола родительского организма, предоставившего аллель. Например, для гена IGF2 (инсулиноподобного фактора роста) экспрессируется только аллель, наследуемый от отца.[3]
Слово «импринтинг» было впервые использовано для описания явлений, наблюдаемых у насекомого Pseudococcus nipae.[4] У псевдококцид (Homoptera, Coccoidea) самцы и самки развиваются из оплодотворённых яиц. У самок все хромосомы остаются эухроматиновыми и функционируют, в то время как у самцов один гаплоидный набор хромосом становится гетерохроматиновым после шестого деления зиготы и остаётся таким в большинстве тканей, поэтому самцы являются функционально гаплоидными.[5][6][7] У насекомых явления импринтинга обычно означают сайленсинг генома у самцов и поэтому вовлечены в процессы определения пола. У млекопитающих процессы геномного импринтинга вовлечены в функциональное неравенство между родительскими аллелями генов.[8]
История открытия
Первые опыты, обнаружившие различие в хромосомах, полученных от отца или от матери, были проделаны практически одновременно учёными, работавшими в Филадельфии[9] и Кембридже[10], в 1984 году.
Пятью годами позже Дэвид Хэйг из Оксфорда высказал гипотезу, что отцовские гены отвечают за образование плаценты, а материнские — за дифференцировку клеток эмбриона при формировании тканей и органов. Из этого он сделал вывод, что у яйцекладущих и даже у сумчатых не должно быть импринтинга отцовских или материнских генов. Этот вывод был экспериментально подтверждён[11]. Но исследования Хейга объясняют лишь некоторые случаи импринтинга[12][13].
Механизм
Импринтинг генов осуществляется с помощью процесса метилирования ДНК, а также с помощью модификации гистонов репрессорными комплексами поликомб[14]. Если по каким-то причинам импринтинг не сработает, это может привести к появлению генетических нарушений — например, синдром Прадера — Вилли[15], синдромы Беквита — Видемана и Рассела — Сильвера, а также к целому ряду других нарушений[16]. Кроме того потеря импринтинга является одной из причин низкой эффективности при клонировании животных путем переноса ядер соматических клеток и способствует дефектам развития, наблюдаемым у клонированных эмбрионов[17][18]
См. также
Примечания
- ↑ Нуклеиновые кислоты: от А до Я / Б. Аппель [и др.]. — М.: Бином: Лаборатория знаний, 2013. — 413 с. — 700 экз. — ISBN 978-5-9963-0376-2.
- ↑ Wilkinson, Lawrence S.; William Davies and Anthony R. Isles. Genomic imprinting effects on brain development and function (англ.) // Nature Reviews Neuroscience : journal. — 2007. — November (vol. 8, no. 11). — P. 832—843. — doi:10.1038/nrn2235. — PMID 17925812. Архивировано 8 февраля 2009 года.
- ↑ DeChiara, Thomas M.; Elizabeth J. Robertson and Argiris Efstratiadis. Parental imprinting of the mouse insulin-like growth factor II gene (англ.) // Cell : journal. — Cell Press, 1991. — February (vol. 64, no. 4). — P. 849—859. — PMID 1997210. Архивировано 30 мая 2020 года.
- ↑ Schrader, Franz. The chromosomes in Pseudococcus nipæ (неопр.) // Biological Bullitin. — 1921. — May (т. 40, № 5). — С. 259—270. — doi:10.2307/1536736. Архивировано 25 июля 2011 года.
- ↑ Brown, S. W.; U. Nur. Heterochromatic chromosomes in the coccids (англ.) // Science : journal. — 1964. — Vol. 145. — P. 130—136. — doi:10.1126/science.145.3628.130. — PMID 14171547. Архивировано 9 февраля 2009 года.
- ↑ Hughes-Schrader, S. Cytology of coccids (Coccoïdea-Homoptera) (неопр.) // Advances in Genetics. — 1948. — Т. 35, № 2. — С. 127—203. — PMID 18103373.
- ↑ Nur, U. Heterochromatization and euchromatization of whole genomes in scale insects (Coccoidea: Homoptera) (англ.) // Dev. Suppl. : journal. — 1990. — P. 29—34. — PMID 2090427.
- ↑ Feil, Robert Feil; Frédéric Berger. Convergent evolution of genomic imprinting in plants and mammals (англ.) // Trends in Genetics : journal. — Cell Press, 2007. — April (vol. 23, no. 4). — P. 192—199. — doi:10.1016/j.tig.2007.02.004. — PMID 17316885. Архивировано 19 февраля 2019 года.
- ↑ PMID 6722870 (PMID 6722870)
Библиографическое описание появится автоматически через некоторое время. Вы можете подставить цитату вручную или используя бота. - ↑ PMID 6482961 (PMID 6482961)
Библиографическое описание появится автоматически через некоторое время. Вы можете подставить цитату вручную или используя бота. - ↑ doi:10.1086/284971
Вы можете подставить цитату вручную или с помощью бота. - ↑ PMID 9385840 (PMID 9385840)
Библиографическое описание появится автоматически через некоторое время. Вы можете подставить цитату вручную или используя бота. - ↑ Hurst L. D. 1997. Evolutionary theories of genomic imprinting. In: Reik W., Surani A. (eds), Genomic imprinting, p. 211—237. Oxford University Press, Oxford.
- ↑ PMID 24345612 (PMID 24345612)
Библиографическое описание появится автоматически через некоторое время. Вы можете подставить цитату вручную или используя бота. - ↑ Horsthemke B. 1997. Imprinting in the Prader-Willi / Angelman syndrome region on human chromosome 15. In: Reik W., Surani A. (eds), Genomic imprinting, p. 177—190. Oxford University Press, Oxford.
- ↑ PMID 32068234 (PMID 32068234)
Библиографическое описание появится автоматически через некоторое время. Вы можете подставить цитату вручную или используя бота. - ↑ Overcoming Genomic Imprinting Barrier Improves Mammal Cloning. Дата обращения: 20 июня 2020. Архивировано 20 июня 2020 года.
- ↑ PMID 32559418 (PMID 32559418)
Библиографическое описание появится автоматически через некоторое время. Вы можете подставить цитату вручную или используя бота.
Литература
- da Rocha, S. T., & Gendrel, A. V. (2019). The influence of DNA methylation on monoallelic expression. Essays in Biochemistry, 63(6), 663-676. doi:10.1042/EBC20190034 PMC 6923323
- Inoue, A., Jiang, L., Lu, F., Suzuki, T., & Zhang, Y. (2017). Maternal H3K27me3 controls DNA methylation-independent imprinting. Nature, 547(7664), 419-424. PMID 28723896 doi:10.1038/nature23262
- Inoue, A., Jiang, L., Lu, F., & Zhang, Y. (2017). Genomic imprinting of Xist by maternal H3K27me3. Genes & development, 31(19), 1927-1932. doi:10.1101/gad.304113.117 PMC 5710138
- Le-Yun Wang et al., (2020). Overcoming Intrinsic H3K27me3 Imprinting Barriers Improves Post-implantation Development after Somatic Cell Nuclear Transfer. Cell Stem Cell doi:10.1016/j.stem.2020.05.014
 |