Prägung von Genomic ist ein genetisches Phänomen, durch das bestimmte Gene in einem Elternteil des Ursprungs spezifische Weise ausgedrückt werden. Es ist ein des klassischen Mendelschen Erbes unabhängiger Erbe-Prozess. Aufgedruckte Allele werden solch zum Schweigen gebracht, dass die Gene entweder nur vom nichtaufgedruckten von der Mutter geerbten Allel ausgedrückt werden (z.B. H19 oder CDKN1C), oder in anderen Beispielen vom nichtaufgedruckten Allel hat vom Vater geerbt (z.B. IGF-2). Formen der Genomic-Prägung sind in Kerbtieren, Säugetieren und Blütenwerken demonstriert worden.

Prägung von Genomic ist ein Epigenetic-Prozess, der mit methylation und histone Modifizierungen verbunden ist, um monoallelic Genausdruck zu erreichen, ohne die genetische Folge zu verändern. Diese Epigenetic-Zeichen werden im germline gegründet und werden überall in allen somatischen Zellen eines Organismus aufrechterhalten.

Der passende Ausdruck von aufgedruckten Genen ist für die normale Entwicklung mit zahlreichen genetischen Krankheiten wichtig, die mit der Prägung von Defekten einschließlich Syndroms von Beckwith-Wiedemann, Syndroms von Silver-Russell, Syndroms von Angelman und Syndroms von Prader-Willi vereinigt sind.

Übersicht

In diploid Organismen besitzen somatische Zellen zwei Kopien des Genoms. Jedes autosomal Gen wird deshalb durch zwei Kopien oder Allele mit einer Kopie vertreten, die von jedem Elternteil bei der Befruchtung geerbt ist. Für die große Mehrheit von autosomal Genen kommt Ausdruck von beiden Allelen gleichzeitig vor. In Säugetieren, jedoch, ein kleines Verhältnis (Ist das ausgedrückte Allel auf seinen elterlichen Ursprung abhängig. Zum Beispiel wird das Gen, das einem Insulin ähnlichen Wachstumsfaktor 2 (IGF2/Igf2) verschlüsselt, nur vom vom Vater geerbten Allel ausgedrückt.

Der Begriff "Prägung" wurde zuerst gebraucht, um Ereignisse im Kerbtier Nipaecoccus nipae zu beschreiben. In Pseudococcids (mealybugs) (Homoptera, Coccoidea) entwickeln sich sowohl der Mann als auch die Frau von einem fruchtbar gemachten Ei. In Frauen bleiben alle Chromosomen euchromatic und funktionell. In Embryos, die bestimmt sind, um Männer zu werden, wird ein haploid Satz von Chromosomen heterochromatinised nach der sechsten Spaltungsabteilung und bleibt so in den meisten Geweben; Männer sind so funktionell haploid. In Kerbtieren beschreibt Prägung des väterlichen Genoms in Männern zum Schweigen zu bringen, und wird so am Sexualentschluss beteiligt. In Säugetieren, genomic Prägung beschreibt die Prozesse, die am Einführen funktioneller Ungleichheit zwischen zwei elterlichen Allelen eines Gens beteiligt sind.

Aufgedruckte Gene in Säugetieren

Diese Prägung könnte eine Eigenschaft der Säugetierentwicklung sein wurde in der Fortpflanzung von Experimenten in Mäusen angedeutet, die gegenseitige Versetzungen tragen. Kern-Versetzungsexperimente in Maus-Zygoten am Anfang der 1980er Jahre haben bestätigt, dass normale Entwicklung den Beitrag sowohl der mütterlichen als auch väterlichen Genome verlangt. Die große Mehrheit der Maus parthenogenones/gynogenones (mit zwei mütterlichen oder Ei-Genomen) und androgenones (mit zwei väterlichen oder Sperma-Genomen) stirbt an, oder vorher, die blastocyst/implantation Bühne. In den seltenen Beispielen, die sie zu Postimplantationsstufen, gynogenetic Embryos entwickeln, zeigen bessere embryonische Entwicklung hinsichtlich der placental Entwicklung, während für androgenones die Rückseite wahr ist. Dennoch, für die Letzteren, sind nur einige beschrieben worden.

Parthenogenetic/gynogenetic Embryos haben zweimal das normale Ausdruck-Niveau mütterlich abgeleiteter Gene, und haben an Ausdruck väterlich ausgedrückter Gene Mangel, während die Rückseite für androgenetic Embryos wahr ist. Es ist jetzt bekannt, dass es mindestens 80 aufgedruckte Gene in Menschen und Mäusen gibt, von denen viele am embryonischen und placental Wachstum und der Entwicklung beteiligt werden. Verschiedene Methoden sind verwendet worden, um aufgedruckte Gene zu identifizieren. Im Schwein, Bischoff u. a. 2009 hat transcriptional Profile mit der kurzen-oligonucleotide Mikroreihe (Affymetrix Schweineartiger GeneChip) verglichen, um unterschiedlich ausgedrückte Gene zwischen parthenotes (2 mütterliche Genome) und Kontrollföten zu überblicken (1 mütterlicher, 1 väterliches Genom) Eine faszinierende Studie, den transcriptome von murine Gehirngeweben überblickend, hat mehr als 1300 aufgedruckte geometrische Genorte (ungefähr 10-fach mehr offenbart als vorher berichtet) durch die Illumina RNS-sequencing (RNS-Seq) Technologie von F1 Hybriden, die sich aus gegenseitigen Kreuzen ergeben.

Keine natürlich vorkommenden Fälle der Parthenogenese bestehen in Säugetieren wegen aufgedruckter Gene. Die experimentelle Manipulation eines väterlichen Methylation-Abdrucks, das Igf2 Gen kontrollierend, hat jedoch kürzlich die Entwicklung von seltenen individuellen Mäusen mit zwei mütterlichen Sätzen von Chromosomen erlaubt - aber das ist nicht ein wahrer parthenogenone. Die hybride Nachkommenschaft von zwei Arten kann ungewöhnliches Wachstum wegen der neuartigen Kombination von aufgedruckten Genen ausstellen.

Von aufgedruckten Genen genetisch kartografisch darzustellen

Zur gleichen Zeit als die Generation des gynogenetic und der androgenetic Embryos, die oben besprochen sind, wurden Maus-Embryos auch erzeugt, der nur kleine Gebiete enthalten hat, die entweder aus einer väterlichen oder mütterlichen Quelle abgeleitet wurden. Die Generation einer Reihe solchen uniparental disomies, die zusammen das komplette Genom abmessen, hat die Entwicklung einer Prägungskarte erlaubt. Jene Gebiete, die, wenn geerbt, von einem einzelnen Elternteil auf einen wahrnehmbaren Phänotyp hinauslaufen, enthalten aufgedrucktes Gen (E). Weitere Forschung hat gezeigt, dass innerhalb dieser Gebiete es häufig zahlreiche aufgedruckte Gene gab. Ungefähr 80 % von aufgedruckten Genen werden in Trauben wie diese gefunden, aufgedruckte Gebiete genannt, ein Niveau der koordinierten Kontrolle andeutend. Mehr kürzlich haben weites Genom Schirme, um aufgedruckte Gene zu identifizieren, Differenzialausdruck von mRNAs von Kontrollföten und parthenogenetic oder androgenetic Föten verwendet, die zur Ausdruck-Reihe, mit dem Allel spezifischer Genausdruck mit SNP genotyping Reihe, transcriptome sequencing in silico Vorhersagerohrleitungen gekreuzt sind, um einige zu nennen.

Prägung von Mechanismen

Prägung ist ein dynamischer Prozess. Es muss möglich sein, den Abdruck durch jede Generation zu löschen und wieder herzustellen. Die Natur des Abdrucks muss deshalb epigenetic (Modifizierungen zur Struktur des chromatin aber nicht der DNA-Folge) sein. In germline Zellen wird der Abdruck gelöscht und dann gemäß dem Geschlecht der Person wieder hergestellt; d. h. im sich entwickelnden Sperma (während spermatogenesis) wird ein väterlicher Abdruck gegründet, wohingegen im Entwickeln oocytes (oogenesis) ein mütterlicher Abdruck gegründet wird. Dieser Prozess der Ausradierung und Wiederprogrammierung sind solch notwendig, dass der aktuelle Prägungsstatus für das Geschlecht der Person wichtig ist. Sowohl in Werken als auch in Säugetieren dort sind zwei Hauptmechanismen, die am Herstellen des Abdrucks beteiligt werden; das sind DNA methylation und histone Modifizierungen.

Regulierung

Die Gruppierung von aufgedruckten Genen innerhalb von Trauben erlaubt ihnen, allgemeine Durchführungselemente, wie das Nichtcodieren von RNAs und unterschiedlich methylated Gebiete (DMRs) zu teilen. Wenn diese Durchführungselemente die Prägung von einem oder mehr Genen kontrollieren, sind sie als Prägung von Kontrollgebieten (ICR) bekannt. Wie man gezeigt hat, ist der Ausdruck, RNAs, wie Luft auf dem Maus-Chromosom 17 und KCNQ1OT1 auf dem menschlichen Chromosom 11p15.5 zu nichtcodieren, für die Prägung von Genen in ihren entsprechenden Gebieten notwendig gewesen.

Unterschiedlich sind Methylated-Gebiete allgemein Segmente der DNA, die an cytosine und guanine nucleotides, mit dem cytosine nucleotides methylated auf einer Kopie, aber nicht auf dem anderen reich ist. Gegen die Erwartung bedeutet methylation nicht notwendigerweise zum Schweigen zu bringen; statt dessen hängt die Wirkung von methylation vom Verzug-Staat des Gebiets ab.

Funktionen von aufgedruckten Genen

Die Kontrolle des Ausdrucks von spezifischen Genen durch die Genomic-Prägung ist zu therian Säugetieren (placental Säugetiere und marsupials) und Blütenwerke einzigartig. Die Prägung von ganzen Chromosomen ist in mealybugs berichtet worden (Klasse: Pseudokokke). und eine Fungus-Mücke (Sciara). Es ist auch gegründet worden, dass X-Chromosom inactivation auf eine aufgedruckte Weise in den extraembryonischen Geweben von Mäusen und allen Geweben in marsupials vorkommt, wo es immer das väterliche X-Chromosom ist, das zum Schweigen gebracht wird.

gefunden hat, hat die Mehrheit von aufgedruckten Genen in Säugetieren Rollen in der Kontrolle des embryonischen Wachstums und der Entwicklung einschließlich der Entwicklung der Nachgeburt gehabt. Andere aufgedruckte Gene werden an der postnatalen Entwicklung mit Rollen beteiligt, die Säugling und Metabolismus betreffen.

Theorien über die Ursprünge der Prägung

Eine weit akzeptierte Hypothese für die Evolution der Genomic-Prägung ist die "elterliche Konflikthypothese." Auch bekannt als die Blutsverwandtschaft-Theorie der Genomic-Prägung, diese Hypothese stellt fest, dass die Ungleichheit zwischen elterlichen Genomen wegen der Prägung ein Ergebnis von den sich unterscheidenden Interessen jedes Elternteils in Bezug auf die Entwicklungsfitness ihrer Gene ist. Die Gene des Vaters, die verschlüsseln, um Gewinn größere Fitness durch den Erfolg der Nachkommenschaft auf Kosten der Mutter aufzudrucken. Die Entwicklungsbefehlsform der Mutter soll häufig Mittel für ihr eigenes Überleben erhalten, während sie genügend Nahrung aktuellen und nachfolgenden Sänften zur Verfügung stellt. Entsprechend neigen väterlich ausgedrückte Gene dazu, Wachstumsförderung zu sein, wohingegen mütterlich ausgedrückte Gene dazu neigen, das Wachstumsbegrenzen zu sein. Zur Unterstutzung dieser Hypothese, genomic Prägung ist in allen placental Säugetieren gefunden worden, wo der Postbefruchtungsnachkommenschaft-Quellenverbrauch auf Kosten der Mutter hoch ist; obwohl es auch in oviparen Vögeln gefunden worden ist, wo es relativ wenig Postbefruchtungsquellenübertragung und deshalb weniger elterlichen Konflikt gibt.

Jedoch, unser Verstehen der molekularen Mechanismen hinter genomic, der Show aufdruckt, dass es das mütterliche Genom ist, das viel von der Prägung sowohl seines eigenen als auch der väterlich abgeleiteten Gene in der Zygote kontrolliert, es schwierig machend, zu erklären, warum die mütterlichen Gene ihre Überlegenheit zu diesem der väterlich abgeleiteten Gene im Licht der Konflikthypothese bereitwillig aufgeben würden. Mehrere andere Hypothesen, die einen Coadaptive-Grund für die Evolution der Genomic-Prägung vorschlagen, sind vorgeschlagen worden.

Andere haben sich ihrer Studie der Ursprünge von genomic genähert, der von einer verschiedenen Seite aufdruckt, behauptend, dass Zuchtwahl auf der Rolle von Epigenetic-Zeichen als Maschinerie für die homologe Chromosom-Anerkennung während meiosis, aber nicht auf ihrer Rolle im Differenzialausdruck funktioniert. Diese Argument-Zentren auf der Existenz von epigenetic Effekten auf Chromosomen, die Genausdruck nicht direkt betreffen, aber wirklich abhängen, aus dem Elternteil das Chromosom entstanden ist. Diese Gruppe von Epigenetic-Änderungen, die vom Elternteil des Chromosoms des Ursprungs abhängen (sowohl einschließlich derjenigen, die Genausdruck als auch einschließlich diejenigen betreffen, die nicht tun) wird elterliche Ursprung-Effekten genannt, und schließt Phänomene solcher als väterlich X inactivation im marsupials, nichtzufälliger elterlicher chromatid Vertrieb in den Farnen und sogar Paarungstyp ein, der in der Hefe umschaltet. Diese Ungleichheit in Organismen, die elterliche Ursprung-Effekten zeigen, hat Theoretiker aufgefordert, den Entwicklungsursprung von genomic zu legen, der vor dem letzten gemeinsamen Ahnen von Werken und Tieren vor mehr als einer Milliarde Jahren aufdruckt.

Die Zuchtwahl für die Genomic-Prägung verlangt genetische Schwankung in einer Bevölkerung. Eine Hypothese für den Ursprung dieser genetischen Schwankung stellt fest, dass das System der Gastgeber-Verteidigung, das dafür verantwortlich ist, Auslands-DNA-Elemente, wie Gene des Virenursprungs, irrtümlicherweise zum Schweigen gebrachte Gene zum Schweigen zu bringen, deren sich zum Schweigen zu bringen, erwiesen hat, für den Organismus vorteilhaft zu sein. Es scheint, eine Überdarstellung von retrotransposed Genen, das heißt Genen zu geben, die ins Genom durch Viren unter aufgedruckten Genen eingefügt werden. Es ist auch verlangt worden, dass, wenn das retrotransposed Gen in der Nähe von einem anderen aufgedruckten Gen eingefügt wird, es gerade diesen Abdruck erwerben kann.

Probleme haben mit der Prägung verkehrt

Prägung kann Probleme im Klonen mit Klonen verursachen, die DNA haben, die nicht methylated in der richtigen Position ist. Es ist möglich, dass das wegen eines Mangels der Zeit ist, um wiederzuprogrammieren, um völlig erreicht zu werden. Wenn ein Kern zu einem Ei während der somatischen Zelle Kernübertragung hinzugefügt wird, fängt das Ei an, sich in Minuten, verglichen mit den Tagen oder Monaten zu teilen, die man braucht, um während der embryonischen Entwicklung wiederzuprogrammieren. Wenn Zeit der verantwortliche Faktor ist, kann es möglich sein, Zellabteilung in Klonen zu verzögern, Zeit für die richtige Wiederprogrammierung gebend, um vorzukommen.

Ein Allel des "callipyge" (vom Griechen für "schöne Hinterbacken"), oder CLPG, das Gen in Schafen erzeugt große Hinterbacken, die aus dem Muskel mit sehr wenig Fett bestehen. Der große-buttocked Phänotyp kommt nur vor, wenn das Allel auf der Kopie des Chromosoms 18 geerbte von einem Vater eines Schafs da ist und nicht auf der Kopie des Chromosoms 18 geerbte von der Mutter dieses Schafs ist.

Beispiele

Prader-Willi/Angelman

Die ersten aufgedruckten genetischen in Menschen zu beschreibenden Unordnungen waren das gegenseitig geerbte Syndrom von Prader-Willi und Syndrom von Angelman. Beide Syndrome werden mit dem Verlust des chromosomalen Gebiets 15q11-13 (Band 11 des langen Arms des Chromosoms 15) vereinigt. Dieses Gebiet enthält die väterlich ausgedrückten Gene (SNRPN und NDN) und das mütterlich ausgedrückte Gen (UBE3A).

• Das väterliche Erbe eines Auswischens dieses Gebiets wird mit Syndrom von Prader-Willi (charakterisiert durch hypotonia, Beleibtheit und hypogonadism) vereinigt.
• Das mütterliche Erbe desselben Auswischens wird mit Syndrom von Angelman (charakterisiert durch Fallsucht, Beben und einen fortwährend Lächeln-Gesichtsausdruck) vereinigt.

NOEY2

NOEY2 ist ein väterlich ausgedrücktes aufgedrucktes Gen, das auf dem Chromosom 1 in Menschen gelegen ist. Der Verlust des NOEY2 Ausdrucks wird mit einer vergrößerten Gefahr von Eierstock- und Brustkrebs verbunden; in 41 % des Busens und der Eierstockkrebse wird das durch NOEY2 verschlüsselte Protein nicht ausgedrückt, darauf hinweisend, dass es als ein Geschwulst-Entstörgerät-Gen Deshalb fungiert, wenn eine Person beide Chromosomen von der Mutter erbt, wird das Gen nicht ausgedrückt, und die Person wird an einer größeren Gefahr für den Busen und Eierstockkrebs gebracht.

Anderer

Andere Bedingungsbeteiligen-Prägung schließt Syndrom von Beckwith-Wiedemann, Syndrom von Silver-Russell und pseudohypoparathyroidism ein.

Vergängliche Neugeborenenzuckerkrankheit mellitus kann auch Prägung einschließen.

Die "aufgedruckte Gehirntheorie" behauptet, dass unausgeglichene Prägung eine Ursache des Autismus und der Psychose sein kann.

Aufgedruckte Gene in Werken

Ein ähnliches Prägungsphänomen ist auch in Blütenwerken (angiosperms) beschrieben worden. Während der Befruchtung der Eizelle verursacht ein zweites, getrenntes Fruchtbarmachungsereignis den endosperm, eine extraembryonic Struktur, die den der Säugetiernachgeburt gewissermaßen analogen Embryo nährt. Verschieden vom Embryo wird der endosperm häufig von der Fusion von zwei mütterlichen Zellen mit einer männlichen Geschlechtszelle gebildet. Das läuft auf ein triploid Genom hinaus. Das unebene Verhältnis von mütterlichen zu väterlichen Genomen scheint, für die Samen-Entwicklung kritisch zu sein. Wie man findet, werden einige Gene von beiden mütterlichen Genomen ausgedrückt, während andere exklusiv aus der einsamen väterlichen Kopie ausgedrückt werden.

Siehe auch

• Mit einem Lesezeichen zu versehen
• Metabolische Prägung

Links

• geneimprint.com
• Aufgedruckte Wirkungsdatenbank des Gens und Elternteils des Ursprungs
• J. Die aufgedruckte Genseite von Kimball
• Harwell Maus, die Karte aufdruckt