Пояснення явища геномного імпринтингу[ред. • ред. код]
Диплоїдність вважається еволюційно «вигідною» ознакою, оскільки в організму, що має дві копії певного гену, вони завжди «підстраховують» одна одну, отримавши дефектний ген від одного з батьків особина все ще має шанс на нормальну життєдіяльність завдяки копії отриманій від іншого. Геномний імпринтинг є формою моноалельої експресії генів, за якої описана перевага диплоїдності повністю нівелюється, а отже це явище повинно надавати організмам якусь альтернативну — і сильнішу — селективну перевагу, або мати інше еволюційне пояснення. Біологічна роль геномного імпринтингу досі не з'ясована, на її пояснення було запропоновано кілька гіпотез.
Підвищення здатності до еволюціонування[ред.•ред. код]
Одне із пояснень біологічної ролі геномного імпринтингу припускає, що це явище може підвищувати здатність організмів еволюціонувати. Завдяки імпринтингу алель певного гену одне або кілька поколінь може залишатись «в тіні», тобто зовсім не впливати на фенотип організму. За таких умов він не зазнаватиме селекційного тиску, і в ньому зможе накопичитись певна кількість мутацій. Автори гіпотези вважають, що таким чином темпи еволюції можуть збільшитись, оскільки інколи для пристосувальних змін необхідне поєднання двох або більшої кількості мутації, які самі по собі були б летальними.
Ця гіпотеза має ряд недоліків: по-перше, підвищення темпів еволюції вигідне тільки для цілої групи організмів, а не для кожної особини окремо, тому не зрозуміло, яким чином воно могло вперше встановитись у певній групі і що може перешкоджати індивідуумам ревертувати до біалельної експресії генів. По-друге, для алелів із рецесивними мутаціями геномний імпринтинг не тільки не збільшує кількості поколінь, впродовж яких вони не зазнають дії добору, а навпаки — зменшують її. По-третє, ця гіпотеза не дозволяє передбачити які саме гени підлягатимуть імпринтингу і в якої саме статі.[4]
Бомба вповільненої дії яєчників[ред.•ред. код]
Вамуза та Менн запропонували на пояснення геномного імпринтингу гіпотезу, яку вони назвали «англ. ovariantimebomb» (OTB) — бомбою вповільненої дії яєчників. Згідно з цим підходом імпринтинг покликаний зменшити імовірність злоякісного переродження клітин зародкової лінії у жінок. Інколи незапліднені ооцити починають спонтанно розвиватись, внаслідок чого виникають яєчникові тератоми, проте, зазвичай такі пухлини є відносно доброякісними, через те, що утворені клітини не можуть диференціюватись в інвазивний трофобласт. Для розвитку трофобласту необхідні гени батька. Автори OTB вважають, що основна роль геномного імпринтингу — «вимкнути» в ооцитах гени, що відповідають за розвиток трофобласту, щоб запобігти утворенню злоякісних тератом. Оскільки у сперматозоїдах ці гени «увімкнуті», після запліднення зможе відбуватись нормальний розвиток.
Хоча ця гіпотеза дає поясення імпринтингу генів, що відповідають за ріст трофобласта, у материнському геномі, і генів, що відповідають за пригнічення трофобластного росту, — у батьківському, проте значення вимкнення не пов'язаних із цими процесами генів, залишається незрозумілим. Автори припускають, що вони могли просто випадково «попасти під гарячу руку» внаслідок неадекватного розпізнавання потрібних генів машинерією імпринтингу. Крім того, ця гіпотеза не може пояснити геномного імпринтингу в організмів із неінвазивною плацентою, наприклад у овець.[4]
Родинна теорія геномного імпринтингу
Найбільше визнання має так звана «родинна теорія» (англ. kinshiptheory, див. також родинний добір) або теорія конфлікту, яка стверджує, що це явище є наслідком «еволюційної битви статей». Імпринтинг характерний переважно для плацентраних ссавців та квіткових рослин, при чому йому підлягають у великій мірі гени необхідні для ембріонального розвитку. Припускається, що геном батька більше «зацікавлений» у тому, щоб ембріони росли великими (адже з кожна особина намагається поширити свої гени, а великі і здорові діти матимуть більше шансів на виживання), геном матері більше «зацікавлений» у тому, щоб зародки не виростали надто великими, бо це може негативно позначитись на здоров'ї самої самиці. Тому в батьківському геномі ген, що відповідає за ріст увімкнутий, а в материнському — вимкнутий[1].
Основним автором родинної теорії геномного імпринтингу є Девід Гейґ (англ. DavidHaig), вона базується на концепції включної пристосованостізапропонованій Гамільтоном. Згідно з цим підходом пристосувальна цінність гену обраховується як сума ефекту його експресії в організму, що несе цей ген, та ефектів на інші організми помножених на їх спорідненість з особиною носієм. При цьому спорідненість можна поділити на дві складові — спорідненість по материнській лінії (rm) та спорідненість по батьківській лінії (rp), наприклад для зведеного брата по материнській лінії r=1/4, що є середнім арифметичним між rm = 1/2 та rp=0[4].
Хвороби геномного імпринтингу. Етіологія, патогенез, клінічні формиСиндроми Ангельмана та Прадера-ВілліПрикладом явища геномного імппринтингу у людини є успадкування синдромів Ангельмана і Прадера-Віллі. Перший проявляється у сповільненні фізичного та розумового розвитку, порушенні сну, приступах, різких рухах, також хворі часто усміхаються, сміються і поводять себе так, наче вони загалом щасливі. Другий синдром полягає у відсутності контролю за споживанням їжі, внаслідок чого хворі часто переїдають і хворіють ожирінням, а також у зниженому тонусі м'язів, сколіозі, підвищеній сонливості, зниженій активності статевих залоз тощо. Обидва синдроми викликаються однією і тією ж мутацією: делецією у ділянці 15q11q13. У 1989 році Ніколлс та колеги з'ясували, що синдром Прадера-Віллі виникає внаслідок делеції у 15-ій хромосомі батьківського походження, в той час як Ангелмана — у хромосомі материнського походження.[3]
1 2 3 4 5 6 7