This series of articles on genomic imprinting and allele-specific expression in X chromosome inactivation honors Dr. Denise Barlow (1950-2017), who was a trail blazer in the field of genomic imprinting. O Dr. Barlow foi um dos primeiros a identificar genes impressos, que são expressos e regulados de uma maneira específica dos pais de origem, e entre os primeiros a estabelecer mecanismos de regulação coordenada de genes impressos em aglomerados.,o comportamento cromossómico específico dos Pais foi observado em artrópodes e marsupiais há mais de 50 anos. Em mamíferos, padrões de herança de fenótipos observáveis também sugeriram efeitos específicos dos progenitores de origem. Em seres humanos, por exemplo, as deleções citológicas de uma pequena parte do cromossomo 15 foram associadas a síndromes Prader–Willi e Angelman, em que o cromossomo derivado paternalmente ou materno carregava uma deleção, respectivamente. Similarmente, em ratos, geneticistas clássicos geraram e estudaram translocações cromossômicas para mapear genes., Algumas destas estirpes de ratinho mostraram herança parental específica de fenótipos. A partir destes estudos, o rato de cauda do alfinete de cabelo veio à luz, que carregou uma grande deleção do cromossomo 17 e demonstrou crescimento excessivo e letalidade de midgestation quando transmitido materno. Em contraste, a herança paterna da mesma deleção resultou em ratos viáveis e férteis . O Dr. Barlow foi perspicaz o suficiente para aproveitar estes padrões não-mendelianos para desenvolver o modelo para a busca de mecanismos reguladores de genes nesta localidade. Estes ratos eram reagentes críticos usados pelo Dr., Barlow para clonar Igf2r ,um dos primeiros genes identificados. Desde então, centenas de genes impressos foram identificados, com a maioria exibindo padrões de expressão conservados entre os mamíferos.os estudos com foco na regulação do imprinting foram motivados pela observação de que um alelo activo e inactivo de um gene estava presente no mesmo núcleo e exposto aos mesmos factores de transcrição, mas comportava-se de forma diferente. Tornou-se evidente que a informação ao longo do DNA do gene foi responsável por “lembrar” o pai da origem., Genes impressos têm muitas características notáveis que os distinguem da grande maioria do genoma. Em primeiro lugar, os genes impressos exibem metilação de DNA específica do alelo-parental em elementos discretos, que é adicionado na linha germinal e mantido através de uma fase de reprogramação extensiva que ocorre após a fertilização em outras partes do genoma. Estes elementos são denominados regiões de controle de impressão (ICR) ou elementos de controle de impressão(ICE), como denotado por Barlow, e são críticos para a expressão Alelo-específica apropriada do (s) gene (s) adjacente (s)., Barlow também foi o primeiro a descrever as regiões secundárias diferencialmente metiladas, que foram adquiridas pós-fertilização, e são estabelecidas como consequência da expressão genética impressa. A descoberta da metilação de DNA nas ICRs abriu o conceito de metilação de DNA atuando como um dispositivo regulador genômico essencial. Em 1993, Denise Barlow propôs a ideia de que o imprinting genômico poderia ter surgido de um mecanismo de defesa do hospedeiro projetado para inativar retrotransposons ., Nesta coleção, Walsh e colegas revisitam este modelo e descrevem a maquinaria para aquisição e manutenção de metilação de DNA em loci impresso .

A grande maioria dos genes impressos estão localizados em aglomerados ao longo do genoma e são regulados em conjunto, tipicamente através de ICRs compartilhadas. A eliminação de ICRs ou perturbação dos seus padrões alélicos de ADN-metilação pode causar perda de impressão de múltiplos genes nos cis. A chave para entender o imprinting em muitos grupos é a presença de longas RNAs sem códigos (lnc)., Barlow e colegas identificaram o primeiro lncRNA no Igf2r locus, Airn, cuja transcrição superior a 100 kb é iniciada a partir do ICR não-metilado residente em um intron Igf2r. As LncRNAs têm múltiplas funções no loci impresso (bem como outras). Com relação ao local Igf2r, muitos anos de elegantes experimentos do Laboratório Barlow demonstraram que o lncRNA não era necessário para imprinting no embrião propriamente dito, mas, ao invés disso, que a sobreposição da transcrição aérea através do promotor Igf2r impede o recrutamento de RNA polimerase II., MacDonald e Mann detalham nossa compreensão atual das funções lncRNA através de sua transcrição, bem como seu produto de RNA . No que diz respeito ao seu produto RNA, alguns lncRNAs são precursores de RNAs menores ou servem como andaimes, guias ou componentes arquitetônicos. Uma recente investigação da Airn na regulação de genes de impressão distante na placenta do rato exclui um mecanismo de interferência baseado em intensificador e transcrição . Este resultado aponta para mecanismos distintos sobre como o Airn regula o Igf2r proximal e genes de impressão mais distantes.,no início, modelos que procuraram explicar por que os mamíferos diplóides apoiariam a haploidia funcional em genes impressos sugeriram que esses genes desempenham papéis importantes no crescimento do feto, em parte equilibrando os conflitos entre mãe e pai. Tornou-se cada vez mais claro que os genes impressos têm funções únicas na placenta, alguns dos quais são apenas expressos e/ou impressos na placenta. Além disso, a sua regulação pode diferir dos genes que estão gravados no soma., Nesta coleção, Courtney Hannah discute a função e regulação dos genes impressos na placenta, com especial consideração dada ao papel dos retrovírus endógenos (VRE) na mediação da impressão específica placentária .devido à natureza incomum da impressão, a identificação e estudo de genes impressos impulsionaram a adaptação e modificação de métodos e, em alguns casos, necessitaram do desenvolvimento de novas tecnologias., Denise Barlow abraçou a tecnologia, desde o início da posicional de clonagem de genes, para o uso do mouse nocaute estratégias para o estudo de elementos de regulamentação e a obrigatoriedade de lncRNAs, para o uso de microarrays para a identificação de novas lncRNAs e caracterizar a estrutura da cromatina em impresso gene clusters. Como descrito por Li e Li, os primeiros estudos de imprinting empregaram elegantes ferramentas embriológicas e genéticas . Inicialmente, estas ferramentas foram usadas para mostrar a não-equivalência funcional dos genomas parentais e para mapear localizações cromossômicas putativas de genes impressos., Em última análise, a identificação de genes impressos baseou-se em embriões uniparentes e tecnologias que distinguem alelos parentais em animais híbridos. Mais recentemente, tecnologias de alta produção facilitaram o estudo de processos epigenéticos e se beneficiaram da profundidade de leitura adicionada e da capacidade de estudar modificações de DNA. Adicionalmente, transplantação nuclear, células estaminais embrionárias haplóides combinadas com deleções direcionadas para o local mostraram mais recentemente que o principal bloco para o desenvolvimento do embrião uniparental é causado pela expressão genética impressa.,

mportante, como o campo de imprinting genômico amadureceu, assim como estudos de inativação do cromossomo X, um mecanismo para os mamíferos para alcançar a compensação de dosagem entre fêmeas com dois cromossomos X e machos com um. Em ratinhos e marsupiais, a expressão impressa do cromossoma X foi observada antes da identificação dos genes impressos. Embora a maioria dos mamíferos exibam inactivação aleatória X em células somáticas, a inactivação paterna-específica de um dos dois cromossomas X é observada em todas as células de marsupiais femininas e em Placentas de ratos., Devido à sobreposição e semelhanças, incluindo o papel do regulador mestre lncRNAs Xist e Rsx, os investigadores nestes campos aprenderiam uns com os outros, muitas vezes empregando tecnologias e estratégias semelhantes para elucidar mecanismos. Nesta coleção, Loda e Heard descrevem o papel do RNA Xist e como ele funciona para silenciar um cromossomo X em cis .embora o imprinting genômico seja um tópico crítico e fascinante, com implicações importantes para a doença humana, Denise Barlow sempre argumentou que o imprinting genômico foi um modelo influente para a regulação epigenética dos mamíferos., O conhecimento adquirido a partir de genes impressos também ajuda a entender outros mecanismos importantes de expressão monoalélica, incluindo a expressão do gene imunológico e olfativo do receptor, que é aleatório ao invés de pai de origem específica em mamíferos. Dada a necessidade de manter a identidade parental dos genes impressos dos gâmetas em muitas divisões celulares em desenvolvimento, os mecanismos epigenéticos são essenciais para tais processos. Embora muito tenha sido aprendido, muito resta a ser determinado no campo de impressão., O acesso aos embriões em fases muito precoces, bem como as tecnologias que facilitam a análise de células únicas, contribuirão, sem dúvida, para responder a muitas outras questões que ainda subsistem neste domínio. Os manuscritos desta série fornecerão perspectiva histórica, bem como insights do estudo do imprinting que têm implicações amplas para a biologia. Não há dúvida alguma do legado duradouro de Denise Barlow.