Tato série článků na genomový imprinting a alela-konkrétní vyjádření v X-chromozom inaktivace vyznamenání Dr. Denise Barlow (1950-2017), který byl trail blazer v oblasti genomový imprinting. Dr. Barlow byl jedním z prvních identifikovat potiskem geny, které jsou vyjádřeny a regulované v parent-of-origin–specifickým způsobem, a mezi prvními zavést mechanismy koordinovaného nařízení potiskem geny v klastrech.,

chování chromozomů specifických pro rodiče bylo zaznamenáno u členovců a vačnatců před více než 50 lety. U savců, dědičnost vzory pozorovatelných fenotypů také navrhl rodič-of-původu-specifické účinky. U člověka například cytologické delecí malé části chromosomu 15 byla spojena s Prader–Willi a Angelman syndromu, přičemž otcovsky nebo mateřských chromozomů provádí výmaz, resp. Podobně u myší klasičtí genetici generovali a studovali translokace chromozomů k mapování genů., Některé z těchto kmenů myší vykazovaly dědičnost fenotypů specifickou pro rodiče. Z těchto studií vyšla na světlo myš vlásenka-ocas, která nesla velkou deleci chromozomu 17 a prokázala nadměrný růst a letalitu při přenosu matky. Naproti tomu Otcovská dědičnost stejného delece vedla k životaschopným a úrodným myším . Dr. Barlow byl dost bystrý, aby se chopily na tyto non-Mendelian vzory vyvinout model pro kariéru-dlouhé pronásledování genové regulační mechanismy v tomto lokusu. Tyto myši byly kritickými činidly používanými Dr., Barlow klonovat Igf2r, jeden z prvních identifikovaných vytištěných genů . Od té doby byly identifikovány stovky vytištěných genů, přičemž většina vykazovala mezi savci zachované expresní vzorce.

Studie se zaměřením na regulaci imprintingu byl motivován zjištěním, že aktivní a neaktivní alela genu byly přítomny ve stejné jádro a vystaveny stejné transkripční faktory, ale choval jinak. Ukázalo se, že informace podél dna genu byly zodpovědné za „zapamatování“ rodiče původu., Potištěné geny mají mnoho pozoruhodných rysů, které je odlišují od drtivé většiny genomu. První potiskem geny vykazují rodičovských alel–specifické DNA metylace na diskrétní prvky, které je přidáno do zárodečné linie a udržovány prostřednictvím fáze rozsáhlé přeprogramování, která nastane po oplodnění v jiných částech genomu. Tyto prvky jsou nazývány imprinting control regions (ICR) nebo imprinting control elements(ICE), jak je označeno Barlowem, a jsou kritické pro vhodnou alelu specifickou expresi sousedních genů., Barlow byl také první, popsat sekundární diferenciálně metylovaných regionů, které byly získány postfertilization, a jsou stanoveny jako důsledek potiskem genové exprese. Objev methylace DNA na ICRs otevřel koncept methylace DNA působící jako rozšířené základní genomové regulační zařízení. V roce 1993 navrhla Denise Barlow novou myšlenku, že genomické otiskování mohlo vzniknout z hostitelského obranného mechanismu určeného k inaktivaci retrotransposonů ., V této kolekci, Walsh a jeho kolegové znovu tento model a popsat stroje pro získávání a údržbu methylace DNA na potiskovaných loci .

převážná většina vytištěných genů se nachází ve shlucích v celém genomu a je společně regulována, obvykle prostřednictvím sdílených ICR. Delece ICRs nebo poruchy jejich alelické dna-methylační vzorce mohou způsobit ztrátu otisku více genů v cis. Klíčem k pochopení otisku v mnoha klastrech je přítomnost dlouhých nekódování (lnc) RNA., Barlow a jeho kolegové identifikovali první lncRNA na Igf2r lokus, Airn, jehož větší než 100 kb přepis je zahájeno z unmethylated ICR bydlištěm v Igf2r intron. Lncrna mají více funkcí na imprinted (stejně jako jiné) loci. S ohledem na Igf2r lokus, mnoho let elegantní experimenty, které Barlow laboratoř prokázala, že lncRNA nebylo nutné pro potisk v embryu správné, ale spíše, že Airn transkripční překrývají přes Igf2r pořadatel brání RNA polymerázy II náboru ., MacDonald a Mann podrobně popisují naše současné chápání funkcí lncRNA prostřednictvím jejich transkripce i jejich RNA produktu . Pokud jde o jejich RNA produkt, některé lncrna jsou prekurzory menších RNA nebo slouží jako lešení, vodítka nebo architektonické komponenty. Nedávné vyšetřování Airn v regulaci vzdálené potiskem genů v myší placenta vylučuje enhancer a transkripční interference-založený mechanismus . Tento výsledek poukazuje na odlišné mechanismy týkající se jak Airn reguluje proximální Igf2r a vzdálenější potiskem geny.,

na Počátku, modely, které se snaží vysvětlit, proč diploidní savců by podpora funkční haploidy potiskem na geny navrhl, že tyto geny hrají důležitou roli v růstu plodu, v rámci vyrovnávání konflikty mezi matkou a otcem. Je stále jasnější, že potištěné geny mají v placentě jedinečné funkce, z nichž některé geny jsou exprimovány a/nebo potištěny v placentě. Navíc se jejich regulace může lišit od genů, které jsou vytištěny v soma., V této kolekci, Courtney Hannah popisuje funkce a regulace potiskem geny v placentě, se zvláštním přihlédnutím k roli endogenní retroviry (ERVs) ve zprostředkování placenty-zvláštní potisk .

z Důvodu neobvyklé povahy potisk, identifikace a studium potiskem geny řízené adaptace a modifikace metod, a, v některých případech, vyžaduje vývoj nových technologií., Denise Barlow objal technologie od prvních dnů poziční klonování genů, k použití myš knockout strategií pro studium regulačních prvků a požadavek lncRNAs, použití mikročipů pro identifikaci román lncRNAs a charakterizující strukturou chromatinu u potiskem genové shluky. Jak je popsáno Li a Li, nejstarší studie otisku používaly elegantní embryologické a genetické nástroje . Zpočátku byly tyto nástroje použity k zobrazení funkční nerovnovážnosti rodičovských genomů a k mapování předpokládaných chromozomálních umístění vytištěných genů., Nakonec se identifikace vytištěných genů spoléhala na uniparentální embrya a technologie, které rozlišují rodičovské alely u hybridních zvířat. V poslední době technologie s vysokou propustností usnadnily studium epigenetických procesů a těžily z přidané hloubky čtení a schopnosti studovat modifikace DNA. Navíc, jaderné transplantace, haploidní embryonálních kmenových buněk v kombinaci s site-directed delece v poslední době ukázaly, že hlavní blok uniparental vývoj embrya je způsobena potiskem genové exprese.,

je Nejdůležitější, jako pole genomový imprinting vyzrálé, stejně tak studium inaktivace X chromozomu, mechanismus pro savce k dosažení dávkování kompenzace mezi ženy s dvěma X chromozomy a samci s jedním. U myší a vačnatci, potiskem exprese chromozomu X byl zaznamenán před identifikaci potiskem geny. I když většina savců vykazují náhodná X inaktivace v somatických buňkách, otcovský-specifická inaktivace jednoho ze dvou X chromozomů je pozorován ve všech buňkách samice vačnatců a v myši placenty., Vzhledem k překrývání a podobnosti, včetně role hlavního regulátoru lncRNAs, a Rsx, vyšetřovatelé v těchto oblastech by se učit od sebe navzájem, často využívající podobné technologie a strategie pro objasnění mechanismů. V této sbírce Loda a Heard popisují roli XIST RNA a jak funguje umlčet jeden chromozom X v cis .

i když genomový imprinting je sama o sobě zásadní a fascinující téma, s významnými důsledky pro lidské nemoci, Denise Barlow vždy tvrdil, že genomový imprinting byl vlivný model pro savčí epigenetické regulace., Poznatky získané z potiskem geny také pomáhá pochopit jiné důležité mechanismy monoallelic projevu, včetně imunitního a čichové receptory genové exprese, které je náhodné, spíše než mateřského původu specifické pro savce. Vzhledem k potřebě udržovat rodičovskou identitu vytištěných genů z gamet nad mnoha buněčnými divizemi ve vývoji jsou pro tyto procesy nezbytné epigenetické mechanismy. Ačkoli se toho mnoho naučilo,v oblasti otisku zbývá mnoho., Přístup k embryím ve velmi raných stádiích, jakož i technologie, které usnadňují analýzu jednotlivých buněk, nepochybně přispějí k zodpovězení mnoha zbývajících otázek v této oblasti. Rukopisy v této sérii poskytnou historickou perspektivu i poznatky ze studia otisků, které mají široké důsledky pro biologii. O trvalém odkazu Denise Barlowové není pochyb.