Quelltext der Seite Genomische Prägung

{{Dieser Artikel|beschreibt Imprinting in der Genetik. Für Imprinting im Sinne der klassischen vergleichenden Verhaltensforschung siehe [[Prägung (Verhalten)]].}}

'''Genomische Prägung''' (engl. ''genomic imprinting'', ''genetic imprinting'') bezeichnet das [[Phänomen]], dass die [[Genexpression|Expression]] von [[Gen]]en davon abhängen kann, von welchem individuellen Elternteil das [[Allel]] stammt. 

== Eigenschaften ==
Die genomische Prägung kommt noch nicht in der klassischen [[Mendelsche Regeln|mendelschen Vererbung]] vor, sondern wurde erst später entdeckt. Bei Genen, die dem Genomic Imprinting unterliegen (geprägte Gene), ist entweder nur die von der [[Mutter]] stammende oder nur die vom [[Vater]] stammende Version aktiv. Die Gene besitzen also eine elterliche genomische Prägung.  Imprinting beruht auf [[Epigenetik|epigenetischen Modifikationen]] der [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]], die in den Keimzellen erhalten bleibt.<ref>B. T. Adalsteinsson, A. C. Ferguson-Smith: ''Epigenetic control of the genome-lessons from genomic imprinting.'' In: ''Genes.'' Band 5, Nummer 3, 2014, S.&nbsp;635–655, {{ISSN|2073-4425}}. {{DOI|10.3390/genes5030635}}. PMID 25257202. {{PMC|4198922}}.</ref> Die [[DNA-Sequenz|Basenabfolge]] wird dabei nicht geändert. Durch diese epigenetische Prägung ist eines der beiden elterlichen Allele des imprinteten Gens aktiv und das andere inaktiv. Diese elterlichen Prägungen werden in den frühen Keimzellen jedes Individuums teilweise gelöscht und geschlechtsspezifisch neu etabliert – die epigenetische Codierung imprinteter Gene ist also [[reversibel]]. Wesentliche Unterschiede zur „klassischen“ Vererbung sind z. B. die elternabhängige Vererbung des Aktivitätszustandes eines Gens, die Reversibilität dieses Zustandes und die Unabhängigkeit des Imprints vom [[genetischer Code|genetischen Code]]. 

Die [[Epigenetik|epigenetisch]]e Information, die als Imprinting an das spezielle Allel angebracht wird, kann im Wesentlichen nur zwei Zustände annehmen: an- oder ausgeschaltet. Der Informationsgehalt des Allels, die [[DNA-Sequenz]], wird dadurch nicht verändert. 

Genomisches Imprinting kann man vereinfacht auch als elternspezifische ([[maternal]]e oder [[paternal]]e) Ausprägung einer genetischen Anlage bezeichnen. Die Modifikation kann während der [[Keimzellentwicklung]] ([[Spermatogenese]] und [[Oogenese]]) oder in der späteren Entwicklung erfolgen und diese beeinflussen.<ref>R. N. Plasschaert, M. S. Bartolomei: ''Genomic imprinting in development, growth, behavior and stem cells.'' In: ''Development.'' Band 141, Nummer 9, Mai 2014, S.&nbsp;1805–1813, {{ISSN|1477-9129}}. {{DOI|10.1242/dev.101428}}. PMID 24757003. {{PMC|3994769}}.</ref><ref>E. J. Radford, S. R. Ferrón, A. C. Ferguson-Smith: ''Genomic imprinting as an adaptative model of developmental plasticity.'' In: ''FEBS letters.'' Band 585, Nummer 13, Juli 2011, S.&nbsp;2059–2066, {{ISSN|1873-3468}}. {{DOI|10.1016/j.febslet.2011.05.063}}. PMID 21672541.</ref> Die genomische Prägung wird bei Säugetieren durch ''CTCF-dependent insulators'' und lange [[nichtkodierende RNA]] gesteuert.<ref>M. S. Bartolomei, A. C. Ferguson-Smith: ''Mammalian genomic imprinting.'' In: ''Cold Spring Harbor perspectives in biology.'' Band 3, Nummer 7, Juli 2011, S.&nbsp;, {{ISSN|1943-0264}}. {{DOI|10.1101/cshperspect.a002592}}. PMID 21576252. {{PMC|3119911}}.</ref> Ein gewisses Allel (Genvariante) kommt dabei nur dann zur [[Genexpression|Expression]], wenn es, je nach Fall, entweder vom weiblichen (maternalen) oder vom männlichen (paternalen) Elternteil kommt.

Bestimmte mutierte [[Allel|Allele]], die genomischem Imprinting unterliegen, scheinen [[rezessiv]] vererbt zu werden, wenn sie von der Mutter vererbt werden, aber [[Dominanz (Genetik)|dominant]], wenn sie vom Vater vererbt werden; die Dominanz anderer solcher Allele scheint genau entgegengesetzt vom Geschlecht des vererbenden Elternteils abhängig. Bei Säugetieren wie auch Menschen ist dieses Phänomen am besten untersucht, und der Mechanismus, der dem Imprint zugrunde liegt, ist eine spezifische epigenetische Modifikation (oftmals eine Methylierung von [[CpG-Insel]]n) der DNA an bestimmten Regulations-Stellen imprinteter Gene. Als Folge dieser [[DNA-Methylierung]] kommt es zu einer Stilllegung des Gens ([[Gen-Silencing]]). Die Modifikationen werden beim Durchgang durch die Keimbahn ([[Meiose]]) zuerst gelöscht, dann geschlechtsspezifisch wieder aufgebaut (entweder nur maternal oder paternal).

Stand 2019 gibt es 260 bekannte Gene mit genomische Prägung in Mäusen und 228 in Menschen.<ref>{{Literatur|Autor=V. Tucci, A. R. Isles, G. Kelsey, A. C. Ferguson-Smith und Erice Imprinting Group|Titel=Genomic Imprinting and Physiological Processes in Mammals|Sammelwerk=Cell|Band=176|Nummer=5|Seiten=952–965|DOI=10.1016/j.cell.2019.01.043|Sprache=en}}</ref>

== Organismen mit Imprinting ==
Imprinting-ähnliche Phänomene sind unabhängig voneinander in [[Säugetier]]en<ref>M. B. Renfree, S. Suzuki, T. Kaneko-Ishino: ''The origin and evolution of genomic imprinting and viviparity in mammals.'' In: ''Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences.'' Band 368, Nummer 1609, Januar 2013, S.&nbsp;20120151, {{ISSN|1471-2970}}. {{DOI|10.1098/rstb.2012.0151}}. PMID 23166401. {{PMC|3539366}}.</ref> (jedoch nicht bei [[Kloakentiere]]n<ref name="DOI10.1146/annurev-genom-082908-150026">Marilyn B. Renfree, Timothy A. Hore, Geoffrey Shaw, Jennifer A. Marshall Graves, Andrew J. Pask: ''Evolution of Genomic Imprinting: Insights from Marsupials and Monotremes.'' In: ''Annual Review of Genomics and Human Genetics.'' 10, 2009, S.&nbsp;241, {{DOI|10.1146/annurev-genom-082908-150026}}.</ref>) und [[Samenpflanzen|Blütenpflanzen]]<ref>H. Jiang, C. Köhler: ''Evolution, function, and regulation of genomic imprinting in plant seed development.'' In: ''Journal of experimental botany.'' Band 63, Nummer 13, August 2012, S.&nbsp;4713–4722, {{ISSN|1460-2431}}. {{DOI|10.1093/jxb/ers145}}. PMID 22922638.</ref> beobachtet worden. Ob der Mechanismus der Prägung bei allen der gleiche ist, ist zurzeit noch unbekannt,<ref>C. Gregg: ''Known unknowns for allele-specific expression and genomic imprinting effects.'' In: ''F1000prime reports.'' Band 6, 2014, S.&nbsp;75, {{ISSN|2051-7599}}. {{DOI|10.12703/P6-75}}. PMID 25343032. {{PMC|4166941}}.</ref> aber alle diese Phänomene führen zu einem funktionell [[hemizygot]]en Zustand, bei dem nur ein Allel am betroffenen [[Genlokus]] aktiv ist.

== Beispiele ==
Es sind Dutzende Gene bekannt, die genomischem Imprinting unterliegen (z. B. ''H19'' und CDKN1c: aktives Allel maternal, oder ''Xist'' und ''Igf2'': aktives Allel paternal). Einige genetische Krankheiten beim Menschen werden mit (fehlerhaftem) Imprinting in Zusammenhang gebracht, wie etwa das [[Beckwith-Wiedemann-Syndrom]], [[Angelman-Syndrom]] oder [[Prader-Willi-Syndrom]]. Bedeutsam ist die Beteiligung von genomischem Imprinting auch bei der Entstehung mancher [[Krebs (Medizin)|Krebsarten]] (z.&nbsp;B. [[Wilms-Tumor]]).

Genomisches Imprinting ist vermutlich auch bei den Problemen bei [[In-vitro-Fertilisation]] (IVF) mittels intrazytoplasmatischer Spermieninjektion [[Intrazytoplasmatische Spermieninjektion|ICSI]] und beim [[Klonen]] von Säugetieren beteiligt.

==Literatur==
*Carmen Sapienza: Parental imprinting of genes, Scientific American, Oktober 1990

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Epigenetik]]