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印记:当来自母亲与父亲的拷贝不同时

你的大多数基因都有两个拷贝,通常两个都用。但对于一组特殊的印记基因,只有母方或只有父方的拷贝是活跃的——一种在你受孕之前就已设定的亲本来源标签。

两个拷贝,却只有一个发声

对大多数基因,你携带两个 等位基因——每个亲本各一个——而且两个都开启。基因组印记打破了这种对称。对于 印记基因,细胞仅依据它来自哪个亲本就让一个拷贝沉默,与其 DNA 序列无关。有些基因只表达父方拷贝;另一些只表达母方拷贝。

这种“亲本来源”标签由 DNA 甲基化在一个叫 印记控制区的小开关上写下。由于活跃拷贝已被预先选定,印记基因格外脆弱:如果那个唯一在工作的拷贝丢失或带有 生殖系突变,就没有备份。这正是为什么某些印记疾病不仅取决于哪个基因受影响,还取决于这一改变是遗传自母亲还是父亲。

An imprinted gene (active only from father):

  Father's copy:  [ ON  ]  -> protein made
  Mother's copy:  [ off ]  <- silenced by methylation

Lose the father's copy (deletion/mutation):
  Father's copy:  [ -- ]   (gone)
  Mother's copy:  [ off ]  <- still silenced -> NO working copy at all
由于始终只有一个拷贝活跃,印记基因一旦该拷贝失效便没有备用。

擦净石板,重新书写

如果标记永不被擦除,它们会无止境地堆积。实际上,在 配子(卵子和精子)形成期间,旧的印记会被抹去,并按照该亲本的性别重新书写。在一名男性体内本处于“母方”设定的基因,在进入其精子之前会被重新盖上“父方”设定的印章,这样他的孩子就能收到标签正确的拷贝。

  1. 受精卵从每个亲本各继承一个印记拷贝,每个拷贝都已按其来源甲基化。
  2. 随着身体生长,该标记在每次细胞分裂中被忠实复制。
  3. 当这个人日后形成配子时,继承来的印记被擦除。
  4. 随后写入与此人自身性别相符的新印记,准备传给下一代。