2) метод анализа хромосом
3) различную степень гликозилирования ДНК в оогенезе и сперматогенезе
4) признак успешного слияния пронуклеусов
Геномный импринтинг — это форма эпигенетической наследственности, при которой активность гена определяется происхождением аллеля: материнским или отцовским. Нуклеотидная последовательность при этом может оставаться неизменной, а различия экспрессии формируются за счёт эпигенетических меток, прежде всего метилирования ДНК в дифференциально метилированных участках и участках контроля импринтинга, а также модификаций гистонов и состояния хроматина.
Импринтинг устанавливается в зародышевой линии во время оогенеза или сперматогенеза, причём набор меток зависит от пола родителя. После оплодотворения эти метки в значительной степени сохраняются в эмбриональных клетках и обеспечивают моноаллельную, то есть преимущественно материнскую или отцовскую, экспрессию отдельных генов. В последующих поколениях импринтинг стирается и формируется заново в соответствии с полом будущего родителя, что отличает его от постоянной мутации ДНК.
Нарушения импринтинга могут быть связаны с делецией, однородительской дисомией, дефектом метилирования или мутацией участка контроля импринтинга. Один и тот же хромосомный участок способен вызывать разные заболевания в зависимости от того, какой родительский аллель утрачен или эпигенетически инактивирован. Поэтому геномный импринтинг не является методом анализа хромосом, признаком слияния пронуклеусов или различием гликозилирования ДНК.
| Признак | Характеристика при геномном импринтинге | Диагностическое и биологическое значение |
|---|---|---|
| Тип наследственной регуляции | Эпигенетическая, зависящая от происхождения аллеля | Изменяется экспрессия гена без обязательного изменения его нуклеотидной последовательности |
| Основные молекулярные метки | Метилирование цитозина в CpG-динуклеотидах, модификации гистонов, перестройка хроматина | Состояние участков контроля импринтинга определяет активность материнской и отцовской копий |
| Формирование | Устанавливается в оогенезе или сперматогенезе с учётом пола родителя | После оплодотворения родительские эпигенетические метки сохраняются в соответствующих локусах |
| Паттерн экспрессии | Моноаллельная или преимущественно моноаллельная экспрессия | Функциональна только материнская либо только отцовская копия гена; компенсация дефекта второй копией может отсутствовать |
| Классические клинические примеры | Синдромы Прадера—Вилли и Ангельмана, синдромы Беквита—Видемана и Сильвера—Рассела | Фенотип зависит от родительского происхождения дефектного участка или нарушения его метилирования |
| Механизмы нарушения | Однородительская дисомия, делеция, эпимутация, дефект участка контроля импринтинга | Для подтверждения используют анализ метилирования, исследование числа копий и определение родительского происхождения аллелей |
| Отличие от других процессов | Не является кариотипированием, гликозилированием ДНК или критерием слияния пронуклеусов | Пронуклеарное слияние оценивает оплодотворение, а импринтинг — эпигенетическую регуляцию экспрессии генов |
Импринтинг особенно важен для раннего эмбрионального развития, плацентации, роста и дифференцировки тканей. Нарушение родительского эпигенетического вклада может приводить к патологии даже при сохранённом количестве хромосом и отсутствии видимой структурной перестройки. В репродуктивной медицине оценка импринтинга имеет значение при исследовании эпигенетических нарушений эмбриона и некоторых синдромов нарушенного роста. Таким образом, отнесение геномного импринтинга к эпигенетической наследственности основано на наследуемой через зародышевую линию регуляции экспрессии, а не на изменении последовательности ДНК.