Imprinting

==> nur bei Säugern

• Wiedemann-Beckwith-Syndrom

• Prader Willi Syndrom

• Angelmann Syndrom

• Silver Russel Syndrom

Ausschalten eines Genes, je nachdem von welchem Elternteil das Gen kommt

• Zygote (befruchtete Eizelle der Maus) (hat beide Vorkerne (Männlich und weiblich))

• Vor der Verschmelzung der Vorkerne werden sie ausgetauscht (entweder, dass 2 Männliche oder 2 Weibliche vorliegen)

• Keine Embryonen überleben (sollten sie aber eigentlich)

=> Austausch zu 2 Männlichen:

• Embryo ist sehr klein geblieben und ist früh gestorben, Plazenta war aber normalgroß

=>Austausch zu 2 Weiblichen:

• Plazenta klein, Embryo normal

=> Schlussfolgerung: Mütterliches und Väterliches Erbgut funktionieren unterschiedlich

• Väterliches Genom: bevorzugt Plazenta

• Mütterliches Genom: bevorzugt Embryo

• Imprinting unterdrückt die Genexpression auf einem der beiden Chromosomen

=> Dadurch bleibt nur das Gen auf dem jeweils anderen Chromosom aktiv

• Dieses Muster wird einmal festgelegt, und ändert sich in somatischen Zellen nichtmehr

• Alle Chromosomen werden auf das Mütterliche/Väterliche Imprinting Muster umgeswitcht (Je nachdem ob sie in der Mutter oder Vater sind)

  
  

  1. Primordiale Keimzelle: Imprinting wird gelöscht

  2. Gameten: Männliche/Weibliche Imprinting wird neu eingesetzt, sobald das Geschlecht feststeht

  1. Von der Mutter kommen die Chromosomen immer als Maternales Imprintet Muster und andersrum

-          >200 Gene beim Menschen)

-          Sind häufig geclustert

-          Total unterschiedliche Gene

=> Aber viele, die mit Ernährung und Brutpflege zu tun haben

1. Methylierung

2. Chromatinstruktur

• Imprintete Gene leicht methyliert

• aktives Gen mehr Methyliert

  => Es kommt auf unterschiedliche Methylierung an

  => nicht immer das stärker methylierte ist inaktiv

  => DMRs = differentiell methylierte Regionen

1. In Keimzellen => Demethylierung

2. geschlechtsspezifische Remethylierung (DMRs)

3. In frührem Embryo erneut Demethylierung

   => Betrifft auch DMRs

=> Lösung Imprintingcluster

• haben ICR (Imprinting control region)

• Von ICR gesteuerte Gene

• Entgehen der Demethylierung im frühren Embryo

  => Imprinting Mark

• Bei Krankheiten z.B. Deletion des ICRs => falsches Imprinting

1. Restriktionsendonukleasen

   • Schneiden Methylierungsspezifisch

     =>   Gel: 6kb (methyliert); 4,4 kb unmethyliert

2. Bisulfitsequenzierung

   • Behandlung mit Stoff der alle unmethylierten Cytosine erkennt und zu Thymin macht

     => methylierte Cs bleiben

     => Sequenzierung: wo C = Methylierung

3. MeDIP

• Quasi nur durch ICR (Manchmal ICE genannt)

• Methylierung von DNA wird allelspezifisch stabil weitergegeben

• Chromatin wird allelspezifisch stabil weitergegeben (Folge oder Ursache?)

  • Beides für korrektes Imprinting essenziell

=> Überall wo Imprintet wird, ist eine ICR

• Väterliches: ICE ist methyliert => nachfolgendes H19-NC Gen ist Imprintet

• Mütterliches: ICE nicht methyliert => nachfolgendes Gen ist aktiv

• Mütterliches CTCF bindet an unmethyliertes ICE => ist Isolator => downstream liegender Enhancer kann upstream liegende Gene nicht aktivieren => Gene Imprintet

• In vielen Imprinting Clustern long non-coding RNA

• Mat: Methylierung am Promotor => reverses Transkript kann nicht aktiviert werden => aktive Gene

• Pat: keine Methylierung am Promotor => reverses Transkript kann synthetisiert werden => hindert Gene

• Verlust des zweiten Allels (zb. durch Deletion)

• Uniparentale Disomie (zb. beide Allele kommen vom Vater)

• Verlust der Prägung

• auf genau die gleiche Deletion zurückzuführen

• Unterschied: Auf welchem Chromoson liegt Deletion?

  • väterlich: Prader-Willi-Syndrom

  • mütterlich: Angelmann-Syndrom

• 1 Angelmann-Gen, viele Prader-Willi-Gene

• Problem:

  • Chromosom, auf dem das ICR fehlt, kann nichtmehr umgewandelt werden

    => Wenn ICR auf Mütterlichen fehlt, kann in der Keimbahn des Mannes das Imprinting nichtmehr auf das Väterliche Imprinting Muster umgewandelt werden. => hat beide Muster (sollte aber nur Väterliches haben)

• Keimbahnmutationen bei 75% er Fam. Fälle

• Mutter Anlageträgerin oder Elterliche Mosaike

• UBE3A ist an Bildung von Synapsen beteiligt

• Gen ist in kleinen Arealen im Hirn Imprintet, sonst nicht

(Im Hirn ist dieses Riesen RNA-Transkript von Bedeutung

(Bindet an RNA und verhindert ablesen))

• 15% familiäre Fälle (Kopplung mit 11p15)

• 2% mit Translokationen, Duplikationen, Inversionen oder Deletionen mit 11p

• „parent of origin-effect“

              => Imprinting

• 25-50% der Patienten zeigen biallelische Expression von IGF2

• 50% zeigen epigenetische Mutation von KCNQ10T auf

              =Verlust des Imprintings

=> Fehlregulation von Genen im Imprintingcluster auf Chromosom 11p15.5

-33% der SRS-Patienten

              -Reduktion der IGF2-Expression

              -Biallelische Expression von H19

-Monoallelische Expression gefährlich

• eine Mutation kann schon zu Fehlen des Gens führen

=> Gefährlich

-Evolutionsbiologisch gibt’s Imprinting ab der Lebendgebärung

• In Beuteltieren weniger, aber auch

• Intrauterine Embryonalentwicklung (Experiment wie oben, 2 väterliche Vorkerne; 2 Mütterliche usw)

• Theorie: Parthenogenese muss verhindert werden (Also, dass wir uns mit uns selber fortpflanzen können)

• Wichtig für Zellwachstum und -differenzierung

• Organentwicklung

• Männliche und Weibliche Gene kämpfen um „Vorherrschaft“

• Haben unterschiedliche Ziele