印记基因

概括：这道题是夔邪踪同学的课后生物练习题，主要是关于印记基因，指导老师为汲老师。

题目：印记基因

关于基因的印记机制有多种说法,其中较具代表的有三种：有甲基化模型、表达竞争

模型和绝缘子模型三种.

1.1 甲基化模型

在两性配子发生过程中,精细胞DNA 甲基化程度一般高于卵细胞DNA 甲基化程度,而且两者发生甲基化的时间也不同.DNA分子甲基化属于一种DNA 修饰,它没有改变DNA 的碱基排列顺序,只通过甲基化导致基因沉默(gene silencing)和恢复转录活性,因而称之为表观遗传修饰(epigenetic modification),也称之为基因型外修饰或后成基因型修饰.

1.2 表达竞争模型

该模型中有两个角色:即印记者 (imprintor) 基因和被盖印 (imprinted) 靶基因.二者位于同一染色体上 ,通常相距较近.其中印记者基因虽然转录 ,但其产物不具有直接的生理功能.印记者基因活动 ,就会抑制与之相关的靶基因的表达; 如果由于某些原因 (如甲基化) ,印记者基因被抑制 ,则相对应的靶基因就开始活动.例如 Igf2 (insulin – like growth factor II) 和 H19 (H - antigen 19) 相距很近 ,Igf2 为父源性表达 ,H19 为母源性表达.它们的甲基化情况是:在父源染色体上 ,Igf2 存在基因内甲基化位点 ,H19 的启动子及其上游序列被甲基化; 在母源染色体中 ,这些位点均未甲基化 ,以“表达 - 竞争”模型来解释 ,则它们之间很可能共用一个调节元件.H19 的转录产物没有功能 ,很可能属印记者基因.当调节元件被 H19 占用时 ,Igf2 不活动; 反之亦然.

1.3 绝缘子模型

最近 ,Thorvaldsen等根据 Tilghman 和 Felsenfeld的结果提出了关于“遗传印记”的绝缘子假说.绝缘子 (insulator) 是一段 DNA 序列 ,当它位于一个基因和它的增强子之间时能阻断后两者间的相互作用 ,从而抑制基因的表达.小鼠中的“遗传印记”基因 H19 和 Igf2 附近就有一个增强子.H19 和 Igf2 相距 90 KB ,H19 为母源性表达 ,Igf2则为父源性表达.H19 下游有一个增强子.H19 和 Igf2 间的绝缘子在 H19 起始点上游 1.6 Kb处 ,其长度 2 Kb ,被称为 ICR区.删除 ICR的 1.6kb序列 ,会使 Igf2 和 H19的“遗传印记”现象消失; 把 ICR 置于一个基因和他的增强子之间 ,就会抑制该基因的表达 ,因此 ,ICR是个绝缘子.

ICR两端存在富含 CG对的重复序列 ,该序列在人、大鼠、小鼠中都很保守 ,对甲基化很敏感.细胞内的一种蛋白 CTCF (CCCTC - 结合因子) 可与这段保守序列结合.当序列中的 CG对被甲基化后则不能结合.CTCF - ICR既可以激活基因的表达 ,也可抑制基因的表达.因此 ,Thorvaldson等提出的假说认为:ICR 的甲基化和细胞因子 CTCF 造成了 H19 和 Igf2 的“遗传印记”化表达.体细胞中母源的 ICR未甲基化 ,可结合 CTCF 而形成绝缘子 ,它们一方面阻断了 Igf2 和增强子间的作用 ,抑制 Igf2 的表达; 另一方面使H19 和增强子作用 ,从而使 H19 表达.父源的 ICR 因为被甲基化 ,因而不能与 CTFC结合 ,从而使 H19 不表达 ,Igf2 表达.ICR 是在精子阶段被甲基化的 ,而 CTFC可能在卵子阶段就已结合到 ICR (卵子中 ICR 不被甲基化) 上 ,也可能在子代的体细胞中才结合上去.

举一反三

例1： 什么是印记基因(imprintedgene)?它的功能是什么?在生物技术中有什么应用?[生物练习题]

遗传印记技术不仅是一种生物学技术,而且是在涉及血缘分析和刑侦分析的民事领域也同样被采用的分析技术,因而是牵涉到社会演化问题的一个关键领域.从生物学研究的角度看,由于人们对基因组织的发展,使我们对DNA多态性的解释越来越完善,并使我们从中确认了每个生物具有的这种极端的独特性.

基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰,使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性,这种修饰常为DNA甲基化修饰,也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰.在生殖细胞形成早期,来自父方和母方的印记将全部被消除,父方等位基因在精母细胞形成精子时产生新的甲基化模式,但在受精时这种甲基化模式还将发生改变；母方等位基因甲基化模式在卵子发生时形成,因此在受精前来自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式.目前发现的印记基因大约80%成簇,这些成簇的基因被位于同一条链上的顺式作用位点所调控,该位点被称做印记中心(imprinting center,IC).印记基因的存在反映了性别的竞争,从目前发现的印记基因来看,父方对胚胎的贡献是加速其发育,而母方则是限制胚胎发育速度,亲代通过印记基因来影响其下一代,使它们具有性别行为特异性以保证本方基因在遗传中的优势.

印记基因的异常表达引发伴有复杂突变和表型缺陷的多种人类疾病.研究发现许多印记基因对胚胎和胎儿出生后的生长发育有重要的调节作用,对行为和大脑的功能也有很大的影响,印记基因的异常同样可诱发癌症.

例2： 【什么是印记基因?】[生物练习题]

印记基因是指仅一方亲本来源的同源基因表达,而来自另一亲本的不表达. 遗传印记技术不仅是一种生物学技术,而且是在涉及血缘分析和刑侦分析的民事领域也同样被采用的分析技术,因而是牵涉到社会演化问题的一个关键领域.从生物学研究的角度看,由于人们对基因组织的发展,使我们对DNA多态性的解释越来越完善,并使我们从中确认了每个生物具有的这种极端的独特性. 基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰,使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性,这种修饰常为DNA甲基化修饰,也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰.在生殖细胞形成早期,来自父方和母方的印记将全部被消除,父方等位基因在精母细胞形成精子时产生新的甲基化模式,但在受精时这种甲基化模式还将发生改变；母方等位基因甲基化模式在卵子发生时形成,因此在受精前来自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式.目前发现的印记基因大约80%成簇,这些成簇的基因被位于同一条链上的顺式作用位点所调控,该位点被称做印记中心(imprinting center, IC).印记基因的存在反映了性别的竞争,从目前发现的印记基因来看,父方对胚胎的贡献是加速其发育,而母方则是限制胚胎发育速度,亲代通过印记基因来影响其下一代,使它们具有性别行为特异性以保证本方基因在遗传中的优势. 印记基因的异常表达引发伴有复杂突变和表型缺陷的多种人类疾病.研究发现许多印记基因对胚胎和胎儿出生后的生长发育有重要的调节作用,对行为和大脑的功能也有很大的影响,印记基因的异常同样可诱发癌症

例3： 【基因印记的化学基础是（）A.DNA的磷酸化B.DNA的甲基化C.DNA的氧化D.DNA的糖基化】[生物练习题]

选择B

基因印记式传给子代的亲本基因在子代中表达的状况取决于基因来自母本还是父本的现象.

该现象在合子形成时已经决定,是涉及基因表达调控的遗传.

导致这种遗传差异的有DNA甲基化、假基因作用、染色质构象等因素.

例4： 制作印迹化石模型的方法快

1.将黏土擀平.

2.把骨头,叶子,贝壳等放在黏土上,用手压进去,留下印迹后取出.

3.把留有印迹的黏土模型晾干.

例5： dna印迹杂交两次封闭各起什么作用[物理练习题]

编织着水声荡漾的茫茫波纹,

它会从里面将我的嘴唇烤黄.

辛勤劳作,担心我窗外的梓树

每当心灵吹起强劲的风,

脚下

空气水洗后,哈哈

相关思考练习题：

题1：基因组印记指后代某一基因的表达取决于遗传自哪一...

点拨：基因组印记（Genomic imprinting）：又称遗传印记，是指基因的表达与否取决于它们是在父源染色体上还是在母源染色体上，以及父源染色体或母源染色体上的基因是否没有发生沉默，从而表达出来。是通过生化途径，在一个基因或基因组域上标记其双亲...

题2：什么是印记基因？它的功能是什么

点拨：您好，通常的讲法是标记基因，是用于筛选的，比如说我现在有一种DNA需要导入到大肠杆菌中，这种DNA上我一般会放上标记基因比如说青霉素抗性基因。然后我开始导入，比如说对100个大肠杆菌进行导入，但导入一般不会100%成功，所以我要从中找出成功...

题3：什么是印记基因？它的功能是什么

点拨：基因：是遗传的物质基础，是DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。 学基因主要功能：遗传信息的储存。DNA分子中的核苷酸序列储存着极为丰富的遗传信息。基因的编码序列中，相邻的三个核...

题4：印记基因是来自父母的吗 会随着时间的变化发生改变吗

点拨：印记基因是来自父母的吗？ 是。 会随着时间的变化发生改变吗？ 正常状况下不会。 印记基因是指仅一方亲本来源的同源基因表达,而来自另一亲本的不表达。 基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰，使带有...

题5：如何证明是印记基因

点拨：实验来证明