基因印记和X失活

在大多数情况下,各两份染色体——因此,各两份基因——到达每一个受精蛋。然而,在某些情况下,其中的一个基因在一对切换“关闭”;这是因为过程称为印记。特定基因是否灭活以这种方式依赖于父母的基因遗传。在这种情况下,一个基因只是表达时从指定的或“正确”的父母;因此,如果一个人从他或她接收这一特定基因其他家长,这个基因被永久关闭。另一种方法可以关闭一个基因复制的整个的失活X染色体。虽然他们有时会产生类似的结果,印记X失活是由完全不同的机制。

基因组印记也称为配子或父母的印记,几乎同时发现了两个实验室在1984年。麦格拉思的出版物和之前你(1984)和Suraniet al。(1984),存在相互矛盾的结果是否需要父母的基因组都是正常的发展。大多数实验室都是无法从激活卵母细胞生成可行的胚胎。缺乏成功的单性生殖父母的基因组都是支持的要求,但是这个需求的直接证据来自Surani吗et al。(1984)。

处理老鼠,Surani和他的同事们进行一个实验最早的发展阶段。因为激活卵母细胞没有生存发展,这些研究人员推测,正常发展所需的一个孕产妇和一个父亲的基因组。为了测试这个想法,科学家们依靠自己独立操作能力产假和陪产基因组通过pronuclei精子和卵细胞。因此,他们能够收集卵母细胞的核和核从精子细胞和定期手动注入这些核卵母细胞。Suraniet al。使用这种技术来看看几种类型的胚胎。具体来说,团队首先检查胚胎从鸡蛋的创建核从另一个卵母细胞被添加(因此创建一个母亲单性生殖的二体性)。接下来,创建的团队认为胚胎蛋一个精子的细胞核细胞已补充道。

在检查他们的结果,Suraniet al。指出,激活卵母细胞仅是不可行;同样,添加细胞核从鸡蛋到常规的卵母细胞不产生一个健康的胚胎。parthenogenic,激活卵母细胞获救只有当科学家们添加了父亲的贡献(表1)。尽管救援并不是100%(只有9 24怀孕导致活老鼠崽),成功的水平仍然是戏剧性的考虑到所有的胚胎存活当整个基因的贡献来自于母亲。这些结果支持这个想法,产假和陪产贡献所需的正常发展。

遗传因素	总数量怀孕	一些可行的胚胎
激活卵母细胞+蛋原核	48	0
激活卵母细胞+精子原核	24	9
表1:从实验中总结的结果检查卵子或精子的微分作用pronuclei在鼠标的发展

但为什么需要两种类型的贡献,一个受精卵如何区分这两个吗?Surani等。推测的卵子或精子的生产过程中,一些细胞的基因是印的一个迹象配子的基因开始。然而,直到1991年,这种猜想是通过识别第一个证实父方(IgfII)和母本印记基因(Igfr2,段H19)基因(DeChiara等,1991;巴洛et al。,1991;Bartolomeiet al。,1991)。所有这三个基因在胚胎发育中扮演重要角色(巴洛,1995)。

印迹结果表达模式不同于经典的孟德尔遗传模式,因为即使父母同样的遗传内容作出贡献后代,印迹基因来自父亲和母亲不同样表示。特别是,当在母本印记基因轨迹印迹基因的表达,副本的妈妈总是把副本”,“而从父亲总是把“上”。的opposite is true of a paternally imprinted gene.

那么,那么,父系和母系印迹基因标记来区分贡献吗?事实证明,一些基因的交流胞嘧啶和鸟嘌呤核苷酸,它被称为CpG岛。这些序列是域,可以甲基化。甲基化是一种化学改性的DNA可以复制后立即复制,这使得epigenetically继承。通过适当的信号,DNA甲基化可以不改变原来的DNA序列随后删除。因此,印迹基因可以被parental-specific CpG-rich的甲基化领域。标志存在之后,DNA是压实通过绑定特定的蛋白质识别5-methyl胞核嘧啶。一个印记可以抹去,然后在配子形成匹配重建性gamete-producing的家长,因此在维护allele-specific发挥着重要的作用基因表达(阿里尔et al。,1995)。新创甲基化建立这些模式对不同的组织,然后在维护体细胞分歧。

在哺乳动物中,大多数印迹基因在基因组的集群,这些集群通常含有非编码rna序列。非编码rna的表达和之间的关系沉默Sleutels链接的蛋白编码基因进行了研究et al。(2002),曾表达的截断空气核糖核酸在小鼠染色体7日学习的参与沉默IGf2r/Slc22a2/Slc22a3基因簇,印和母亲般地表达。他们的研究结果提供的证据表明,非编码rna基因组印记也是一个重要因素。

印记,表观遗传的信号必须是一致的成熟配子和细胞来自受精卵这配子形式;然而,这个信号也有在下一代是可逆的,这取决于后代的性别。在胚胎发育期间,体细胞维护monoallelic表达式印迹基因,但生殖细胞需要印反映胚胎的性别。例如,如果一个父方基因是遗传的女性,当她生产鸡蛋,父亲的痕迹必须抹去,取而代之的是母性的版本。

尽管印记和X染色体的失活导致monoallelic表达式,这两个过程,事实上,很不一样的。具体来说,雌性哺乳动物最初有两个X染色体,但大多数基因在其中一个快速关闭在早期胚胎发育。然后沉默染色体形成一个密集结构称为压实巴氏小体。(这个过程不发生在男性细胞,它只有一个X染色体)。最初提议的伊丽莎白·里昂选择X染色体的灭活是随机的,但在失活发生之后,所有的后代细胞灭活以同样的方式对他们的X染色体。有趣的是,某些基因的X染色体上也发现了Y染色体男性继续表达甚至从巴尔的身体,虽然不是完全理解发生的。

爱丽儿et al。(1995)使用聚合酶链反应研究程度上甲基化的非编码RNA基因被称为Xist在早期小鼠胚胎和报告基因的甲基化是X-imprinting过程的一个重要组成部分。在胎盘类哺乳动物,非编码RNA也被认为扮演一个角色在X染色体随机印记(Nget al。,2007)。的XistX染色体上的基因,发现本身,产生非编码RNA (核涂层)与X染色体相关联,其整个长度(图1)。在成人中,Xist只在不活跃的X染色体基因表达(Xi)。这也表明RNA可能直接DNA甲基化沉默X,进一步压实。在X染色体失活,另一个为非编码RNA基因,Tsix习,表达下调,但Xist和Tsix需要为X染色体相互作用的基因失活。这些交互是由一个区域的DNA被称为X-pairing区域(Xpr),这是发现大约200个碱基上游的Xist。研究表明,反式之间的相互作用Xpr导致更高的地区XistRNA水平(图1)。

在女性,微分抹去甲基化模式在某种程度上和重建基于随机选择的一个X染色体的晚了胚泡(阿里尔et al。,1995;Nget al。,2007)。这个过程涉及到的机制转录的基因Tsix和Xite和的参与染色质绝缘子,叫做Ctcf X-inactivation中心(徐et al。,2007)。

尽管我们知道基因印记、X染色体失活,DNA甲基化,和各种转录因子参与,更需要被发现之前,我们可以完全解释这些流程和如何根据父母的消息来表达特定的基因传播源。尽管印记和X失活导致基因表达下降,重要的是要注意利用完全不同的机制,揭示细胞过程的多样性,充当“开关”保持基因表达为特定的位点在“关”的位置。获得更详细的了解这些开关将打开大门为医学研究各种疾病的决定因素和胚胎发育的异常现象的原因,除了导致干细胞和克隆的研究进展。