基因组印迹.ppt

1、1,基因组印迹（ Genomic imprinting ）,2,一、概念,二、分子机理,三、特点,四、生物学意义,3,一、概念 基因组印迹 （Genomic imprinting）指在配子或合子发生期间，来自亲本的等位基因或染色体在发育过程中产生专一性的加工修饰，导致后代体细胞中两个亲本来源的等位基因有不同的表达活性。 又称遗传印迹或亲代印迹(parental impr- inting)或配子印迹(gametic imprinting)。,相应的，具有这种差异的基因就被称为印迹基因（imprinted genes）。,4,5,6,DeGhiara Efstradiatis 等人的实验,分别为来

2、自于小鼠父系或母系的胰岛素生长基因（Igf2）,Oocyte,Sperm,Fertilized Oocyte,侏儒小鼠,无特殊异常小鼠,Remove Igf2 from Oocyte,Remove Igf2 from Sperm,7,二、基因组印迹的分子机理 研究发现基因组印迹的分子机理与印迹基因DNA中胞嘧啶甲基化尤其是CpG岛的甲基化密切相关，胞嘧啶甲基化是DNA的一种共价修饰。另外还有特殊的染色质结构和反义转录产物等可能都是基因印迹产生和维持的重要因素。,基因印迹中，卵子和精子中对同一基因的不同程度的甲基化, 几乎所有的印迹基因都有一些序列成份在两个不同亲本来源的等位基因中仅有一方是甲基

3、化。这些序列被成为“差异甲基化区域”(Differentially Methylated Regions)。,8,胞嘧啶核苷酸,蛋氨酸腺嘌呤,9,1、 分布的群集性,2、DNA复制的不同步性,3、基因表达的时空特异性,4、基因的保守性,5、印迹基因编码RNAs,三、印迹基因的特点,10,最大的印迹基因群集区为X染色体本身。 最大的印迹基因群集区之一位于小鼠7号染色体末端和人类11p15.5处。,分布的群集性,另一个研究较多的印迹基因群集区位于人类15号染色体上，由于该区与普达-威利综合症和亚斯伯格症候群两种人类遗传疾病有关，因此人们对这一群集区很感兴趣，目前已发现在此群集区至少包括ZNF127

4、、VBE3A、5NRPN、 PAR-SN、PAR5、PAR1、NDN (necdin)、IPW、GABRG3、 GABRB3、GABRA5和FNZ127等12个印迹基因。,11,12,DNA复制的不同步性,细胞周期中的复制时间常与基因表达水平有关，早复制的基因有活性，但印迹基因并不一定遵循此规则。,13,基因表达的时空特异性,时间特异性：,如小鼠胚胎中的Igf2和Mash2开始为双等位基因表达，但在胚胎形成的后期则表现为母源等位基因表达。人类印迹基因中Igf2基因的表达也有时间改变。,空间特异性：,如小鼠Ins-2基因仅在小鼠胚胎的胚外组织中印迹，但在胰岛细胞中双等位基因均表达;在人类，KvL

5、QT1基因在大多数组织中为母源表达，但在心脏中无印迹。,14,基因的保守性,人们对小鼠和人类基因组印迹基因研究发现人类和小鼠的印迹基因既有相似又有不同点。至今还没有发现真兽亚纲以外的动物有基因组印迹现象的报道，但有袋类动物的X染色体上有印迹现象，它的失活不是随机的，在胚胎和胚外组织中均为父源X染色体优先失活。,15,印迹基因编码RNAs,人们发现很多印迹基因根本不编码蛋白质，只编码RNA。,这类编码RNA的基因具有一些共同特点:这些基因的第一个和最后一个外显子均大，中间含有多个小的外显子;在真兽亚纲动物中两个基因编码的RNA一级结构均很保守，虽然那些保守的核苷分布并不完全一致，但在每个基因中其

6、出现具有周期性。根据潜在的基-环结构上互补碱基变化方式推测出RNA的二级结构其保守性更加显著。这特点表明印迹基因编码的RNA在进化选择中有一定的生物学活性。,16,四、生物学意义 印迹基因在生长发育中尤其是胎儿和胎盘的生长发育中有重要作用，它还与细胞增殖有关，正常基因组印迹模式改变会引起一系列人类遗传性疾病，包括神经和精神发育异常的遗传性疾病以及儿童和成人的一些肿瘤。,17,18,印迹的抑癌基因的杂合性丢失(LOH) 、UPD 或突变失活可能会导致某个抑癌基因的唯一有功能拷贝的丢失或不表达。 印迹的癌基因的LOI 或UPD 则可能导致双等位基因表达,表达量成倍增加。 印迹控制中心(指理论上可能会存在的某些对印迹现象有关键性影响的基因或顺式元件) 的突变性失活, 可能会导致某个染色体印迹