表观遗传学 基因组印记

表观遗传学
第五章 基因组印记
Epigenetics, 2008-2009, Semester 1, USTC

内容纲要
r1. r2. r3. r4. r5. r6.
基那印印配印因些记记子记组基是基发的印 因 如 因 育 维生记 是 何 的 过 持物印 判 介 程 和w秀w记 读 绍 中 修-w基 的 印 改专.b因 ？ 记心b？ 机i做o制o生.c是物o如m何启动的？
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基因印记
物 r1. 由表观遗传修饰决定的，来源于双亲 (Parent生 of-origin) 的特异性表达的基因。 心做 .com |A. 两个等位基因中只有一个印记基因表达 -专 ioo |B. 可遗传的修饰，并且不改变基因序列的组成
生物w秀ww.bb r2. 由双亲基因组功能的不对称性所决定
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基因印记
r1. 父系印记基因:
物 |来自父系的等位基因的表达被抑制 做生om |来自母系的等位基因表达 (mono-allelic) -专心bioo.c r2. 母系印记基因: 秀 .b |来自母系的等位基因的表达被抑制 生物www |来自父系的等位基因表达 (mono-allelic)
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印记基因
物 r1. 在小鼠中已发现>80个印记基因 生 |一般认为在人中具有大致相等数量的印记基因 做 om |基因表达谱的分析结果表明可能有更多的印记基因
-专心bioo.c r2. 主要功能: 出生前的生长发育; 秀 .b |父系基因的表达 à 胚胎发育能力增强 生物 ww |母系基因的表达 à 胚胎发育能力削弱
w r3. 在特定细胞系及神经发育方面有重要功能
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基因组印记的相关理论
r1. 两性之战 (Kinship)，遗传斗争 (Genetic Conflict),
物 双亲投资 (Parental Investment) 做生 m |1. 许多印记基因与胎儿 (fetus) 和胎盘 (placenta)的生长和 心 .co 发育相关 -专 ioo |2. 父系：希望后代健康，能够延续基因的存在。父系表 b 达的基因，例如 Igf2, Peg3能够促进胎儿的生长以及营养 秀 .b 的摄取，可能会损害母系的健康 生物 ww | 3. 母系：产生更多的后代，延续自己的基因。母系表达 w 的基因，例如Igf2R, Mash2, Gnas等能够抑制胎儿的生
长，减少营养的开支，从而提高生育后代的数量。
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基因组印记的相关理论 (2)
r1. 进化能力模型 (Evolvability Model): 通过印记的方
物 式，保护一些等位基因免受选择压力的影响，从而 生 提高群体对环境变化的适应能力 做 om |生物体感知环境变化，决定等位基因是沉默还是表达 心 o.c |例如，如果发育增强有好处，并且该等位基因已出现，则
-专 io 其印记状态将被改变 秀 .bb r2. 卵巢里的时间炸弹 (Ovarian time bomb): 避免卵
巢滋养细胞疾病 (ovarian Trophoblastic disease)
生物 ww |孤雌胚胎 (parthenogenetic embryos)的生长和发育：葡萄 w 胚，卵子不能成熟，持续生长以致形成癌症等；
|如果改变孤雌胚胎的基因组，如删除特定的母系印记基 因，能够存活并类似父系基因组的印记模式
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印记基因的特征
r1. 通常成簇出现
生物 r2. 一个簇中一般有3~11个印记基因 做 om |绝大多数多时编码可表达蛋白质的基因 心 o.c |至少有一个起拮抗作用的ncRNA基因，具有双亲特异 -专 io 性的表达模式
生物w秀ww.bb r3. 在染色体上的分布较为分散
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生物KKwCC秀NNwQQ-11wO专T.1b心bi做oo生.c物om
表达模式: 母系 父系 双等位 未知
PWS/AS SNURF-SNRPN UBE3A-UBE3A-AS
IGF2-H19
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印记基因的特征
r1. 每一个印记基因簇由一个印记控制元件 (imprint
生物 control element, ICE) 所调控 做 om r2. 也称为印记控制区域 (imprint control region, ICR)
心 o.c 或者印记中心 (imprinting centre, IC) -专 bio r3. 绝大多数都有CpG islands，能够发生DNA甲基化 秀 .b r4. 在CpG islands内或附近通常有成簇的、有向的重
生物www 复片段
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r 1. 具有等位基因不同的甲基化区域(differentially methylated regions, DMRs)

|有些是在所有细胞里，有些具有组织特异性

|有些甲基化的DMR 存在于激活的等位基因中，有些则存在于失活的等位基因中

r 2. 通常具有不同的组蛋白修饰，染色体结构等r 3. DNA 复制不同步

|父系的拷贝较早发生复制

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