Эпигенетика: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Sarraf S.A. and Stancheva I., 2004. Methyl-CpG-binding protein MBD1 couples histone H3 methylation at lysine 9 by SEXDB1 to DNA replication and chromatin assembly. Mol. Cell 15: 595–605.

Simonsson S. and Gurdon J., 2004. DNA demethylation is necessary for the epigenetic reprogramming of somatic cell nuclei. Nat. Cell Biol. 6: 984–990.

Stein R., Razin A., and Cedar H., 1982. In vitro methylation of the hamster adenine phosphorybosy transferase gene inhibits its expression in mouse L cells. Proc. Natl. Acad. Sci. 79: 4418–3422.

Stewart C.L., Stuhlmann H., Jahner D., and Jaenisch R., 1982. De novo methylation and infectivity of retroviral genomes introduced into embryonal carcinoma cells. Proc. Natl. Acad. Sci. 79: 4098–4102.

Tamaru H. and Selker E.U., 2001. A histone H3 methyltransferase controls DNA methylation in Neurospora crassa. Nature 414: 277–283.

Tufarelli C., Stanley J.A., Garrick D., Sharpe J.A., Ayyub H., Wood W.G., and Higgs D.R., 2003. Transcription of antisense RNA leading to gene silencing and methylation as a novel cause of human genetic disease. Nat. Genet. 34: 157–165.

Vardimon L., Kressmann A., Cedar H., Maechler M., and Doerfler W., 1982. Expression of a cloned adenovirus gene is inhibited by in vitro methylation. Proc. Natl. Acad. Sci. 79: 1073–1077.

Venolia L., Gartler S.M.. Wasserman E.R., Yen R, Mohandas X., and Shapiro L.J., 1982. Xransformation with DNA from 5 azacytidine-reactivated X chromosomes. Proc. Natl. Acad. Sci. 79: 2352–2354.

Vire E., Brenner C., Deplus R., Blanchon L., Fraga M., Didelot C., Morey L., Van Eynde A., Bernard D., Vanderwinden J.M., et al., 2006. The Polycomb group protein EZH2 directly controls DNA methylation. Nature 439: 871–874.

Wade P.A., Gegonne A., Jones P.L., Ballestar E., Aubry R., and Wolffe A.P., 1999. Mi-2 complex couples DNA methylation to chromatin remodeling and histone deacetylation. Nat. Genet. 23: 62–66.

Walsh C.P., Chaillet J.R., and BestorX.H., 1998. Transcription of IAP endogenous retroviruses is constrained by cytosine methylation. Nat. Genet., 20: 116–117.

Waterland R.A. and Jirtle R.L., 2003. Transposable elements: Targets for early nutritional effects on epigenetic gene regulation. Mol Cell. Biol. 23: 5293–5300.

Watt F. and Molloy P.L., 1988. Cytosine methylation prevents binding to DNA of a HeLa cell transcription factor required for optimal expression of the adenovirus late promoter. Genes Dev. 2: 1136–1143.

Weaver I.C., Cervoni N., Champagne F.A., D’Alessio A.C., Sharma S., Seckl J.R., Dymov S., Szyf M., and Meaney M.J., 2004. Epigenetic programming by maternal behavior. Nat. Neurosci. 7: 847–854.

Weber M., Davies J.J., Wittig D., Oakeley E.J., Haase M., LamW.L., and Schubeler D.. 2005. Chromosome-wide and promoter-specific analyses identify sites of differential DNA methylation in normal and transformed human cells. Nat. Genet. 37: 853–862.

Wigler M.H., 1981. The inheritance of methylation patterns in vertebrates. Cell 24: 285–286.

Wolf S.E., Jolly D.J., Lunnen K.D., Friedman T., and Migeon B.R., 1984. Methylation of the hypoxanthine phosphoribosyltransferase locus on the human X-chromosome: Implications for X-chromosome inactivation. Proc. Natl. Acad. Sci. 81: 2806–2810.

Yoon H.G.. Chan D.W., Reynolds A.B.. Qin J.. and Wong J.. 2003. N-CoR mediates DNA methylation-dependent repression through a methyl CpG-binding protein Kaiso. Mol. Cell 12: 723–734.

Zilberman D., Cao X., and Jacobsen S.E., 2003. ARGONAUTE4 control of locus-specific siRNA accumulation and DNA and histone methylation. Science 299: 716–719.

Глава 19. Геномный импринтинг у млекопитающих

Denise P. Barlow¹ и Marisa S. Bartolomei²

1СеММ Research Center for Molecular Medicine of the Austrian Academy of Sciences, Institute of Genetics, Max Perutz Laboratories, A-1030 Vienna, Austria

2Departament of Cell & Developmental Biology, University of Pennsylvania School of Medicine, Philadelphia, Pennsylvania, 19104-6148

Общее резюме

Млекопитающие являются диплоидными организмами, чьи клетки обладают двумя совмещенными [matched] наборами хромосом, один из которых унаследован от матери, а другой — от отца. Таким образом, млекопитающие обладают двумя копиями каждого гена. В норме и материнская, и отцовская копии каждого гена имеют одну и ту же возможность быть активной в любой клетке. Геномный импринтинг — это эпигенетический механизм, который изменяет эту потенцию, потому что он ограничивает экспрессию гена одной из двух родительских хромосом. Это явление демонстрируют лишь несколько сотен из примерно 25 ООО генов в нашем геноме, а большинство экспрессируются в равной степени, будучи унаследованы от любого из родителей. Геномный импринтинг затрагивает и мужское, и женское потомство и поэтому является следствием родительского наследования, а не пола. Как пример того, что под этим подразумевается, можно сказать, что импринтированный ген, активный на хромосоме, унаследованной от матери, будет активным на материнской хромосоме и «молчащим» на отцовской хромосоме у всех самцов и самок.

Определение геномного импринтинга ограничено здесь «специфичной, в отношении родителя, экспрессией генов в диплоидных клетках». Таким образом, диплоидные клетки, содержащие по две родительские копии всех генов, будут экспрессировать только одну родительскую копию импринтированного гена и сайленсировать другую родительскую копию. Напротив, неимпринтированные гены будут экспрессироваться в диплоидной клетке обеими родительскими копиями. Для понимания концепции импринтированных генов важно различать импринтированные гены и гены, демонстрирующие кажущуюся специфичную в отношении родителя экспрессию из-за неравного родительского генетического вклада в зародыш. Примерами неравного родительского генетического вклада являются гены, сцепленные с Y-хромосомой и присутствующие только у самцов, гены, избежавшие Х-инактивации у самок, митохондриальные гены, привносимые в основном матерью, и иРНК и белки, присутствующие в цитоплазме только спермия или только яйцеклетки.

Многие особенности геномного импринтинга у млекопитающих делают его весьма привлекательной биологической проблемой в постгеномную эпоху Например, он дает ключ к пониманию возможной эволюционной реакции на родительский конфликт, к адаптации материнского родителя к внутренней воспроизводительной системе; возможно, он дает также хотя бы некоторое представление о способах, которыми геном млекопитающих защищает себя от вторжения [чужеродных] нуклеотидных последовательностей ДНК. Геномный импринтинг — явление, бросающее вызов интеллекту не в последнюю очередь потому, что он ставит вопрос о том, почему у диплоидного организма развивается система сайленсинга, отвергающая преимущества диплоидного состояния. Возможно, самым интригующим является то обстоятельство, что выборка генов, подверженных геномному импринтингу, в основном кодирует факторы, регулирующие эмбриональный и неонатальный рост. Таким образом, кажется весьма вероятным, что геномный импринтинг развился для того, чтобы играть специфическую роль в репродукции млекопитающих.

На этом этапе наших знаний геномный импринтинг не выглядит широкораспространенным в четырех эукариотных царствах, включающих протистов, грибы, растения и животных. Однако он существует, возможно в родственной форме, у двух групп беспозвоночных — у членистоногих Coccidae и Sciaridae, а также в эндосперме некоторых семенных растений, таких как кукуруза и Arabidopsis. Такое распределение показывает, что геномный импринтинг возникал независимо по меньшей мере трижды в эволюции живого. Удивительно, что, несмотря на эту предсказываемую независимую эволюцию геномного импринтинга, вырисовываются некоторые черты сходства в механизмах импринтинга. Весьма вероятно, что это отражает консерватизм базовых эпигенетических регуляторных механизмов, лежащих в основе как геномного импринтинга, так и нормального регулирования генов.

1. Исторический обзор