Imprinting

piętnowanie genomowe

Efekt zależy od tego, czy imprinting występuje

na chromosomie ojcowskim, czy matczynym – zróżnicowana aktywacja genów.

Rodzaj mechanizmu regulacji espresji genów.

Genomowe piętno rodzicielskie jest ustanawiane w trakcie gametogenezy -

– specyficzna płciowo modyfikacja genomu

Skutki imprintingu –

przykład ojcowskiego,

zależnego od płci wpływu

na fenotyp

• klacz x osioł = muł,
• ogier x oślica = osłomuł - krótsze uszy,

gęstsza grzywa i ogon, nogi silniejsze, niż
u muła)

Imprinting – zróżnicowana ekspresja alleli w zależności od płci rodzica
Matczyny – kopia genu od matki jest wyłączona, nie ulega ekspresji.
Ojcowski – kopia genu od ojca jest wyłączona, nie ulega ekspresji.

Geny takie są często zmetylowane!

EPIGENETICS..

Przykładowe rodowody imprintingu matczynego i ojcowskiego choroby człowieka. Termin
"imprinting" wskazuje na modyfikację ekspresji genu lub allela. Zmienione allele są dziedziczone w
sposób mendlowski, lecz ich ekspresja jest determinowana przez płeć rodzica, od którego
pochodzą. Termin "imprinting matczyny" oznacza brak ekspresji fenotypowej zmienionego allela w
przypadku jego pochodzenia od matki. Termin „imprinting ojcowski” oznacza brak ekspresji
fenotypowej zmienionego allela w przypadku jego pochodzenia od ojca. Efekt fenotypowy wystąpi
tylko, gdy gen/segment chromosomowy pochodzi od jednego, lub drugiego rodzica. Istnieje wielu
bezobjawowych nosicieli.

link

Imprinting ojcowski

Imprinting matczyny

Szlak metylacji cytozyny

w genomie człowieka

Rodzina trzech aktywnych enzymów –

metyltransferazy DNA (DNMTs) - katalizuje metylację

pozycji 5 pierścienia cytozyny wykorzystując S-

adenozyl-metioninę jako donor grupy metylowej (CH3).

Metylacja dotyczy tylko cytozyny poprzedzającej

guanozynę w łańcuchu DNA (dinukleotyd CpG).

NEJM 349:2042

Metylacja DNA (CG)

Enzym
metylujący
(biały) łączy
się z miejscem
wiązania
(czerwone) na
DNA; donor
grupy
metylowej
(zielony)

Rozmieszczenie dinukleotydu CpG i różnice w

metylacji

między promotorami a resztą DNA

NEJM 349:2042

Cykl życiowy imprintów

metylacyjnych

IC – Element kontrolny imprintingu. Kolor szary - modyfikacja,

kolor biały – brak modyfikacji w odpowiadających sobie allelach.

Chromosomy rodzicielskie: kolor niebieski – ojcowskie, kolor

czerwony - matczyne. Strzałki wskazują sposób odczytu

(transkrypcyjna interpretacja pierwotnych imprintów) w

rozwijającym się zarodku.

Nature Rev Gen

Fenotyp w zespole

Prader-Willi’ego:

Am J Med Gen

http://health.allrefer.com/

U 75% pacjentów wykazano

duże delecje chromosomowe +/-

4 Mb w regionie 15q11-13.

Zawsze delecja występuje na

chromosomie przekazanym

przez ojca.

sou

Zespół Angelmana

• Znaczne funkcjonalne

opóźnienie rozwoju,

• Upośledzenie mowy,

nieużywanie, lub minimalne

używanie słów; poziom

poznawczej i niewerbalnej

zdolności komunikacji wyższy,

niż webralnej,

• Zaburzenia ruchowe i

równowagi, zwykle ataksja i

nerwowe ruchy kończyn,

• Unikalność zachowania:

kombinacja częstego

śmiechu/uśmiechania się;

pozornie wesołe usposobienie;

łatwość ekscytacji, z częstym

klaskaniem dłońmi;

zachowanie hipermotoryczne;

krótkie okresy utrzymania

uwagi

• Wygląd „szczęśliwej kukiełki”

http://www.asclepius.com/

U 70% pacjentów wykazano

delecje +/- 4 Mb w regionie

15q11-13. Delecja występuje

zawsze na chromosomie

przekazanym przez matkę.

Przyczyny zespołu

Prader-

Willi’ego (PWS) i zespołu

Angelmana (AS)

Czerwone – chromosomy matczyne,

Niebieskie – chromosomy

ojcowskie

Ann Rev 2001

Wykluczone mutacje pojedenczego genu.
Defekt wielogenowy ?

Imprinting -

podsumowanie

• Forma monoallelicznej ekspresji genu, w

której wyciszeniu ulega kopia od rodzica
zawsze tej samej płci,

• Niespójna nomenklatura,
• Niejasne pochodzenie ewolucyjne – być

może związane z antagonizmem płód
(ojciec) – matka,

• Inaktywacja często (zawsze?) związana z

metylacją DNA.