Imprinting genomico ed ereditarietà

L'imprinting genomico, è un fenomeno dove la regolazione dell'espressione genica è influenzata dal genitore che ha passato il gene alla sua prole. Le cellule somatiche di molti organismi, come i mammiferi, sono diploidi. Cioè hanno due copie del genoma-una ereditata dal padre e una dalla madre.

Copie dello stesso gene nelle cellule somatiche sono conosciute come alleli;nella maggior parte dei casi, entrambi gli alleli sono espressi simultaneamente. Tuttavia, un piccolo numero di geni sono espressi a seconda della fonte dell'eredità a causa di un'impronta o di un segno che accompagna il gene, come la metilazione. Questa metilazione è resistente alla demetilazione che si verifica dopo la fecondazione ed è, quindi, ereditata dalla prole.

La metilazione del DNA può regolare positivamente o negativamente l'espressione genica. Nei topi, la copia del gene del fattore di crescita insulina-like 2, ereditato dalla madre è silenziato;mentre la copia dal padre è espressa a causa dell'imprinting. Una sequenza regolatrice di DNA reprime il gene del fattore di crescita insulino-simile 2 quando una proteina isolante è legata.

Per l'allele ereditato dalla madre, l'assenza di metilazione risulta nella repressione del gene da parte della proteina isolante. Per l'allele del padre, la metilazione in questa sequenza influenza positivamente l'espressione dell'allele, impedendo che la proteina si legi, risultando nell'espressione genica. L'impronta genomica può essere dannosa per una prole quando l'allele tipicamente espresso è mutato.

A differenza della maggior parte dei geni, l'altro allele non può compensare per la mutazione dovuta al silenziamento da parte dell'imprinting genomico. Ad esempio, l'inibitore della chinasi dipendente dalla ciclina 1C, è un gene codificante la proteina responsabile della modulazione della divisione cellulare. L'impronta genomica assicura l'espressione solo dell'allele materno.

L'assenza o la mutazione dell'allele materno contribuisce ad una condizione conosciuta come sindrome di Beckwith-Wiedemann. Caratterizzata da un corpo di grandi dimensioni, una lingua grande, e la sporgenza di organi interni fuori del corpo attraverso l'ombelico.