基因组印记与研究方法

1基因组印记与研究方法

报告人:cgl

2006年10月17日2主要内容1

基因组印记与印记基因2印记基因的特征3可能的印记机制4基因组印记与疾病5基因组印记研究方法31基因组印记与印记基因1Genomicimprintingisaphenomenoninwhichallelesofageneareexpresseddifferentiallydependingontheirparentalorigin.Thosewhoseexpressionisdependentontheparentaloriginofthealleleareknownasimprintedgenes.4印记基因中来自双亲的两条等位基因只有一个表达，另一个不表达或表达甚微。

母系印记：母本等位基因沉默（父本表达）的印记基因称为母系印记基因。如：Igf2，Ins,Ndn.

父系印记：父本等位基因沉默的印记基因称为父系

印记基因。如：Cpa4,H19,Cd81.

5目前在昆虫、植物、在真兽哺乳亚纲动物（eutherianmammals）和有袋类动物（marsupials）中发现了印记现象；而在单孔类（monotremes）和鸟类中没有发现印记现象。目前在小鼠和人上已经发现了100多个印记基因（印记转录单元）。见表

Back62印记基因的特征2.1印记基因常成簇存在。如印记基因Mash2、Ins、Igf2、H19位于染色体上不到400kb的范围内。如小鼠7号染色体p57KIP2,KvLQT1andMash2---Insulin-2(Ins-2)andIgf2---H19。人15号染色体：

ZNF127--SNRPN---IPW

(encodesRNA)。72.2印记基因复制的异步性。Igf2-H19区域的复制：父源等位基因复制早于母源等位基因。82.3染色体上基因印记的发生具有空间位置的限制性，同一条染色体上两个印记基因之间的基因、与印记基因相邻的基因通常不表现印记修饰。2.4印记基因的发生常与该基因编码区、启动子区以及其上下游区域特定的CpG序列有关，这些特定序列的甲基化状态常影响亲本特异性。92.5基因印记的发生常有组织特异性和发育阶段特异性。2.6基因组中存在印记维持元件，这些印记维持元件的缺失会导致部分印记基因印记的丢失。10a2.7印记基因在真兽哺乳亚纲动物保守。在小鼠中发现的印记基因一般在其他哺乳动物也表现印记特征，但少数基因例外（Cd81、Igf2r）。见表……

Back113可能的印记作用机制

3.1DNA甲基化DNA甲基化是一种DNA结构修饰。它一般和基因沉默相关联，去甲基化常和沉默基因的重新激活有关。DNA甲基化的转录调控可能参与哺乳动物基因组印记的产生。

12在印记区域亲本等位基因一般存在甲基化差异，这些区域称为差异甲基化区（differentiallymethylationregion，DMR）。DMR在调控基因印记中起重要作用。1314Igf2-H19的印记机制:Igf2-H19

区域定位于小鼠7号染色体、人11号染色体。

Igf2编码胎儿的一个生长因子，父本等位基因表达。

H19的转录物是功能未知的非编码RNA，母本等位基因表达。

15

16CTCF蛋白是一个锌指蛋白，结合到特定DMR上起绝缘子作用，这种作用具有位置依赖性。CTCF还介导interchromosomalassociation,(小鼠7号染色体的Igf2-H19和染11号色体的Wsb1-Nf1).这种interchromosomalassociation可能参与基因组印记。17

genegenegenegenechromosome11chromosome7imprintingcontrolregionimprintingcontrolregion-associatedsiteWsb1Igf2H19Nf1CTCFenhancerotherproteinsthranscriptionfactors??transcriptionfactory183.2乙酰化

组成核小体的组蛋白的不同氨基酸残基的乙酰化一般和活化的染色质构型和有表达活性的基因相关联。

H4组蛋白的乙酰化可能通过调节染色质的结构参与印记。19Igf2-H19

区域启动子区内H4的乙酰化水平在两条亲本染色体上存在差异，表达的等位基因比沉默的等位基因乙酰化水平高。CTCF结合蛋白和组蛋白去乙酰化活性有关。203.3MicroRNA

MicroRNA（miRNA）是指长度为21－25nt的小型非编码RNA，由具有发夹结构的约70-90个碱基大小的单链RNA前体加工而成,通过抑制翻译或导致mRNA降解机制参与广泛的发育和细胞过程。有些印记区域含有miRNA，参与印记的发生。如Dlk1-Gtl2区域中antipeg11。21

Dlk1-Gtl2印记区域：该区域位于小鼠12号染色体远端、人14q32、绵羊18号染色体远端。

Dlk1,Peg11,Dio3

是该区域的蛋白编码基因，是Sushi-ichi样逆转录因子的Gag、Pol的同源物。22234基因组印记异常与疾病基因组印记异常常和各种发育紊乱和疾病相关，这些紊乱和疾病通常是由不正确的调节、剂量改变和突变造成的。印记基因的表达异常可能引起癌症、神经行为和发育异常，还能影响母性行为。

Back245基因组印记的研究方法验证基因印记最基本的方法：

Mat(AA)×Fat(BB)F1(AB)RT-PCR-SSCP

F1（AB）不印记（A）父系印记（B）母系印记

255.1构建单亲二体型胚胎利用核移植技术和细胞核融合（HVJ或仙台病毒辅助融合）生产单亲二体型胚胎，用以研究印记和发现印记基因。

265.1.1

孤雄胚胎（AndrogeneticembryosAG）方法：去核MⅡ期卵母细胞双精受精。受精胚胎去雌原核，并用第二个精子来源的雄原核取代雌原核。细胞核融合。

AG胚胎发育迟缓，相对于胚胎，胚外组织发育较好。275.1.2Parthenogeneticembryos(PG)一般常由未受精的卵母细胞获得。有些小鼠品系有很高的自发孤雌生殖率：如LT/SV品系、c-mos缺陷小鼠。电激活化学诱导：乙醇诱导（非整倍体）

Sr2+诱导

285.1.3Gynogeneticembryos(GG)

一般用原核移植方法。

GG和PG在发育潜能上几乎没有什么差异，所以用于PG的方法一