각인이 포유류 발달의 특징 일 수 있다는 점은 상호 염색체 전좌를 가진 생쥐의 번식 실험에서 제안되었습니다. 1980 년대 초 마우스 접합체에서의 핵 이식 실험은 정상적인 발달이 모체 및 부계 게놈 모두의 기여를 필요로한다는 것을 확인했습니다. parthenogenesis (두 개의 모체 또는 난자 게놈을 가진 parthenogenones라고 함) 및 androgenesis (두 개의 부계 또는 정자 게놈이있는 androgenones라고 함)에서 파생 된 대다수의 마우스 배아는 배반포 / 이식 단계 또는 그 이전에 죽습니다. 착상 후 단계로 발전하는 드문 경우에 여성 생식 배아는 태반 발달에 비해 더 나은 배아 발달을 보이는 반면 안드로 게 논의 경우 그 반대가 사실입니다. 그럼에도 불구하고 후자의 경우 몇 가지만 설명되었습니다 (1984 년 논문에서).
각인 된 유전자로 인해 포유류에서 자연적으로 발생하는 parthenogenesis 사례는 존재하지 않습니다. 그러나 2004 년에 일본 연구자들이 Igf2 유전자를 제어하는 부계 메틸화 각인에 대한 실험적 조작으로 인해 두 개의 다른 암컷의 세포가 있기 때문에 진정한 파테 노 게논은 아니지만 두 개의 모계 염색체 세트를 가진 마우스 (가구야라는 이름)가 탄생했습니다. 마우스가 사용되었습니다. 연구진은 미성숙 한 부모의 알 하나를 사용하여 모계 각인을 줄이고 일반적으로 유전자의 부계 복사본에 의해서만 발현되는 유전자 Igf2를 발현하도록 수정함으로써 성공할 수있었습니다.
Parthenogenetic / gynogenetic 배아는 모체 유래 유전자의 정상 발현 수준의 두 배를 가지며 부계 발현 유전자의 발현이 부족한 반면, 안드로겐 배아의 경우 그 반대입니다. 인간과 생쥐에는 적어도 80 개의 각인 된 유전자가 있으며, 이들 중 많은 유전자가 배아 및 태반 성장과 발달에 관여하는 것으로 알려져 있습니다. 두 종의 잡종 자손은 각인 된 유전자의 새로운 조합으로 인해 비정상적인 성장을 보일 수 있습니다.
각인 된 유전자를 확인하기 위해 다양한 방법이 사용되었습니다. 돼지에서 Bischoff et al. DNA 마이크로 어레이를 사용하여 전사 프로파일을 비교하여 parthenotes (2 개의 모체 게놈)와 대조군 태아 (1 개의 모체, 1 개의 부계 게놈) 사이에 차별적으로 발현 된 유전자를 조사했습니다. 뮤린 뇌 조직의 전 사체를 조사한 흥미로운 연구에서 상호 교차로 인한 F1 하이브리드에서 RNA 시퀀싱을 통해 1300 개 이상의 각인 된 유전자 좌위 (이전에보고 된 것보다 약 10 배 더 많음)가 밝혀졌습니다. 그러나 그 결과는 통계적 분석의 결함으로 인해 10 배 이상 과대 평가 된 것이라고 주장하는 다른 사람들의 도전을 받았습니다.
가축 가축에서 태아의 성장과 발달에 영향을 미치는 각인 된 유전자의 단일 염기 다형성은 소, 양, 돼지의 경제적으로 중요한 생산 특성과 관련이있는 것으로 나타났습니다.
각인 된 유전자의 유전 적 매핑 편집
동시에 여성 유전학 및 남성 유전성 배아의 생성이 논의되었습니다. 위에서, 부계 또는 모계 소스에서 파생 된 작은 영역만을 포함하는 마우스 배아도 생성되었습니다. 전체 게놈에 걸쳐있는 일련의 단일 부모 이구 미 (uniparental disomies)의 생성은 각인지도의 생성을 허용했습니다. 단일 부모로부터 유전되었을 때 식별 가능한 표현형이되는 영역은 각인 된 유전자를 포함합니다. 추가 연구에 따르면이 지역에는 종종 각인 된 유전자가 많이 있습니다. 각인 된 유전자의 약 80 %는 각인 된 도메인이라고하는 이러한 클러스터에서 발견되며 이는 조정 된 제어 수준을 시사합니다. 최근에는 각인 된 유전자를 식별하기위한 게놈 차원의 스크린이 유전자 발현 프로파일 링 마이크로 어레이에 혼성화 된 대조군 태아의 mRNA의 차별적 발현과 부분 생식 또는 안드로겐 성 태아, SNP 유전자형 마이크로 어레이를 사용한 대립 유전자 특이 적 유전자 발현, 전 사체 시퀀싱 및 인실 리코 예측 파이프 라인을 사용했습니다. .
임 프린팅 메커니즘 편집
임 프린팅은 동적 프로세스입니다. 성인에게 각인 된 유전자가 성인의 자손에서도 여전히 발현 될 수 있도록 각 세대를 통해 각인을 지우고 재 확립 할 수 있어야합니다. (예를 들어 인슐린 생산을 제어하는 모체 유전자가 각인 될 것입니다. 수컷이지만 이러한 유전자를 물려받은 수컷의 자손에서 발현 될 것입니다. 따라서 각인의 본질은 DNA 서열에 의존하기보다는 후성 유전 적이어야합니다. 생식 계열 세포에서는 각인이 지워진 다음 개인의 성별에 따라 다시 확립됩니다. 이러한 삭제 및 재 프로그래밍 과정은 생식 세포 각인 상태가 개인의 성별과 관련되도록 필요합니다.식물과 포유류 모두에서 각인을 확립하는 데 관련된 두 가지 주요 메커니즘이 있습니다. 이것들은 DNA 메틸화와 히스톤 변형입니다.
최근에 새로운 연구는 인간의 태반 조직에 특이적이고 DNA 메틸화와 무관 한 새로운 유전 가능한 각인 메커니즘을 제안했습니다. 게놈 각인). 이것은 인간에서 관찰되었지만 마우스에서는 관찰되지 않았으며, 이는 인간과 마우스의 진화 적 차이 (~ 80 Mya) 이후의 발달을 시사합니다. 이 새로운 현상에 대한 가설 적 설명 중 두 가지 가능한 메커니즘이 제안되었습니다. 즉, 새로운 태반 특이 적 각인 유전자좌에 각인을 부여하는 히스톤 변형 또는 대안 적으로 특정 및 알려지지 않은 전사 인자에 의해 이러한 유전자좌에 DNMT를 모집하는 것입니다. 초기 영양막 분화 동안 발현됩니다.
RegulationEdit
클러스터 내의 각인 된 유전자 그룹화를 통해 비 코딩 RNA 및 차동 메틸화 영역 (DMR)과 같은 공통 규제 요소를 공유 할 수 있습니다. . 이러한 조절 요소가 하나 이상의 유전자의 각인을 제어 할 때이를 각인 제어 영역 (ICR)이라고합니다. 마우스 염색체 17의 안티센스 Igf2r RNA (Air) 및 인간 염색체 11p15.5의 KCNQ1OT1과 같은 비 코딩 RNA의 발현은 해당 영역의 유전자 각인에 필수적인 것으로 나타났습니다.
차등 적으로 메틸화 된 영역은 일반적으로 사이토 신 및 구아닌 뉴클레오티드가 풍부한 DNA의 단편이며, 사이토 신 뉴클레오티드는 한 사본에서 메틸화되지만 다른 사본에서는 메틸화되지 않습니다. 예상과는 달리 메틸화가 반드시 침묵을 의미하는 것은 아닙니다. 대신 메틸화의 효과는 지역의 기본 상태에 따라 달라집니다.
각인 된 유전자의 기능 편집
게놈 각인에 의한 특정 유전자의 발현 제어는 테리안 포유류 (태반 포유류 및 유대류) 및 꽃 식물. 전체 염색체의 각인은 밀리 버그 (속 : Pseudococcus)에서보고되었습니다. 및 곰팡이 모기 (Sciara). 또한 X- 염색체 비활성화는 쥐의 배외 조직과 유대류의 모든 조직에서 각인 된 방식으로 발생하며 항상 침묵되는 부계 X- 염색체입니다.
The 포유류에서 각인 된 유전자의 대부분은 태반의 발달을 포함하여 배아의 성장과 발달을 제어하는 역할을하는 것으로 밝혀졌습니다. 다른 각인 된 유전자는 산후 발달에 관여하며 역할은 유아와 신진 대사에 영향을 미칩니다.
각인의 기원에 대한 가설 편집
유전체 각인의 진화에 대한 널리 받아 들여진 가설은 다음과 같습니다. “부모 갈등 가설”. 게놈 각인의 친족 이론으로도 알려진이 가설은 각인으로 인한 부모 게놈 간의 불평등이 유전자의 진화 적 적합성 측면에서 각 부모의 관심이 다른 결과라고 말합니다. 각인을 암호화하는 아버지의 유전자는 어머니를 희생시키면서 자손의 성공을 통해 더 큰 적합성을 얻습니다. 어머니의 진화 적 명령은 종종 자신의 생존을위한 자원을 보존하는 동시에 현재 및 후속 새끼들에게 충분한 영양을 제공하는 것입니다. . 따라서, 부계 발현 유전자는 성장을 촉진하는 경향이있는 반면, 모계 발현 유전자는 성장을 제한하는 경향이있다. 이 가설을 뒷받침하기 위해, 모든 태반 포유 동물에서 게놈 각인이 발견되었는데, 여기에서 수정 후 자손 자원 소비가 어머니를 희생하는 경우가 많습니다. 수정 후 자원 이전이 상대적으로 적고 따라서 부모 간의 갈등이 적은 난소 새에서도 발견되었습니다. 소수의 각인 된 유전자는 아마도 적대적 공진화로 인해 양성 다윈 주의적 선택 하에서 빠르게 진화하고 있습니다. 각인 된 유전자의 대부분은 높은 수준의 마이크로 신 테니 보존을 나타내며 태반 포유류 계통에서 거의 중복을 겪지 않았습니다.
그러나 게놈 각인 뒤에있는 분자 메커니즘에 대한 우리의 이해는 그것이 모체 게놈이라는 것을 보여줍니다. 접합체에서 자신과 부계에서 파생 된 유전자의 각인 대부분을 제어하므로 모성 유전자가 갈등 가설에 비추어 부계에서 파생 된 유전자에 대한 지배력을 기꺼이 포기하는 이유를 설명하기 어렵습니다.
제안 된 또 다른 가설은 일부 각인 된 유전자가 태아 발달과 영양 및 관리를위한 모성 공급을 개선하기 위해 공동 적응 적으로 작용한다는 것입니다. 여기에서 부계 발현 유전자의 하위 집합은 태반과 산모의 시상 하부 모두에서 공동 발현됩니다. 이것은 영아 생존을 향상시키기 위해 부모 영아 공동 적응의 선택적 압력을 통해 발생합니다. 부계 발현 3 (PEG3)은 유전자입니다. 이 가설이 적용될 수 있습니다.
다른 사람들은 다른 측면에서 게놈 각인의 기원에 대한 연구에 접근하여 자연 선택이 감수 분열 동안 동종 염색체 인식을위한 기계로서의 역할보다는 후생 적 표시의 역할을한다고 주장했습니다. 미분 표현. 이 주장은 유전자 발현에 직접적인 영향을 미치지는 않지만 염색체의 기원에 따라 달라지는 염색체에 대한 후성 유전 학적 효과의 존재에 중점을 둡니다. 염색체의 기원 부모 (유전자 발현에 영향을주는 것과 그렇지 않은 것 모두 포함)에 의존하는이 후성 유전 적 변화 그룹을 부모 기원 효과라고하며 유대류의 아버지 X 비활성화, 비 무작위 부모 염색체와 같은 현상을 포함합니다. 양치류의 분포, 효모의 교배 유형 전환. 부모 기원 효과를 보여주는 유기체의 이러한 다양성으로 인해 이론가들은 10 억 년 전에 식물과 동물의 마지막 공통 조상보다 게놈 각인의 진화 적 기원을 배치했습니다.
게놈 각인을위한 자연적 선택은 집단의 유전 적 변이를 필요로합니다.이 유전 적 변이의 기원에 대한 가설에 따르면 바이러스 기원 유전자와 같은 외부 DNA 요소를 침묵시키는 숙주 방어 시스템이 실수로 침묵했습니다. 그 침묵이 유기체에 유익한 것으로 판명 된 유전자. 역전이 된 유전자가 과도하게 표현 된 것으로 보입니다. 즉, 각인 된 유전자 중 바이러스에 의해 게놈에 삽입되는 유전자를 말합니다. 역전이 된 유전자가 다른 각인 된 유전자 가까이에 삽입되면이 각인을 획득 할 수도 있다는 가정도 있습니다.