DĚDIČNOST A POHLAVÍ
Lekce 4 kurzu GENETIKA Doc. RNDr. Jindřich Bříza, CSc.
• V evoluci předcházejí asexuální organismy organismům sexuálním a organismy haploidní organismům diploidním. • Sexualita se může projevit i bez existence specializovaných pohlavních buněk a bez existence diferencovaných pohlavních orgánů - obecně se za sexuální organismus označuje každý organismus, u kterého dochází v průběhu jeho životního cyklu ke střídání haploidní a diploidní fáze, přičemž redukce diploidního počtu chromozómů somatických buněk na haploidní se dosahuje meiotickým dělením. • Životní cyklus může být buď haplodiplontický (rostliny), diplontický (živočichové a některé hnědé řasy) a haplontický (houby, některé zelené řasy a mnoho protozoí).
• Příčinou, pro kterou došlo v evoluci k vytvoření organismů sexuálních, bylo zajištění maximální genotypové variability. • Nepohlavním rozmnožováním vznikají jedinci genotypově totožní, potomstvo vzniklé pohlavním rozmnožováním je genotypově různorodé, a to díky segregaci a rekombinaci chromozómů a alel při meióze a díky vzniku rozmanitých alelových sestav při oplození. • Někdy sice dochází k retrogresi sexuality, např. při partenogenezi, ale obecně platí, že nahrazení sexuality asexualitou je vhodné z hlediska existence organismu či taxonu jen za určitých, zcela specifických podmínek vnějšího prostředí, avšak při jejich změně je organismus či taxon při absenci sexuality vážně ohrožen. • Evolučně nižším typem pohlavnosti je hermafroditizmus: pohlaví jedinců není rozlišeno, vytvářejí gamety obou pohlavních typů popř. jen izogamety (většina druhů rostlin a někteří nižší živočichové).
• U gonochorických živočichů (tj. u živočichů, u nichž daný jedinec produkuje pohlavní buňky buď pouze samčí nebo pouze samičí) a dvoudomých rostlin je v potomstvu poměr obou pohlaví vždy 1:1. To odpovídá výsledku křížení monohybrida s homozygotně recesivním jedincem (Aa x aa) → předpoklad, že jeden z rodičů je analogický heterozygotu a druhý homozygotu. Tento předpoklad se ukázal správným. • Základní rysy pohlavnosti jsou u všech eukaryotických organizmů shodné: vyvinuly se dva typy pohlaví (pohlavních orgánů a v nich vznikajících samčích a samičích gamet) a nová generace vzniká splýváním gamet. • Základní rozdíl mezi samčí a samičí gametou spočívá v jejich velikosti - samčí jsou malé, samičí relativně veliké.
• Organismy rozdělujeme na monoecické (jedinec nese samčí i samičí reprodukční orgány) a dioecické (jedinec má buď samčí nebo samičí reprodukční orgány). • U dioecických druhů je pohlaví určeno buď geneticky (chromozómově nebo genotypově) či environmentálně.
Vertebrate sex determination systems. Phylogeny of major vertebrate clades showing the sex determining systems found in members of the respective clade. „Mulitple“ indicates involvement of more than one pair of chromosomes in sex determ. Current Biology, 16, (17) R736 - R743, 2006
Chromozómové určení pohlaví • Existenci pohlavních chromozómů zjistil poprvé C. E. McClung v roce 1902 a v roce 1905 byl u ploštice Protenor dokumentován první příklad chromozómového určení pohlaví. • V r. 1909 označil E. B. Wilson tyto pohlavní chromozómy (heterochromozómy, gonozómy) jako X a Y (nepohlavní chromozómy se označují jako autozómy). • Somatické buňky homogametického pohlaví mají dva chromozómy X (konstituce XX), zatímco heterogametického pohlaví jeden chromozóm X a jeden Y (konstituce XY) nebo pouze jeden chromozóm X (konstituce X0) - používá se, je-li homogametickým pohlavím pohlaví samičí. • Jestliže je homogametické pohlaví samčí, označení pohlavních chromozómů je Z a W - homogametické pohlaví má konstituci ZZ, heterogametické ZW.
• Typy chromozómového určení pohlaví a) Typ XX – XY (Lygaeus, ploštička) - samičí pohlaví je homogametické (XX) - samčí pohlaví je heterogametické (XY) - charakteristické pro většinu hmyzích řádů, všechny savce (odtud alternativní označení tohoto typu určení pohlaví jako savčí), některé ryby, plaze a pro většinu dvoudomých rostlin
b) Typ XX – X0 (Protenor, ploštice) - samičí pohlaví je homogametické (XX) - samčí pohlaví je heterogametické (X0) - rovnokřídlý hmyz c) Typ ZZ – ZW (Abraxas, píďalka angreštová) - samičí pohlaví heterogametické (ZW) - samčí pohlaví homogametické (ZZ) - charakteristické pro všechny ptáky (odtud druhý název tohoto typu jako ptačí), motýly, některé ryby, obojživelníky a plaze, u rostlin jen ojediněle d) Haplodiploidní organismy - např. Hymenoptera (blanokřídlí) – nemají pohlavní chromozómy, pohlaví je určeno počtem všech chromozómů, tj. 2n = samice, n = samec - samičí sourozenci jsou si navzájem geneticky bližší (průměrná míra příbuznosti mezi sestrami je 75 %) než sourozenci samčí (průměrná míra příbuznosti mezi bratry 50 %)
- větší genetická příbuznost mezi sourozenci samičího pohlaví může u haplodiploidních druhů přispívat k vysokému stupni sociální kooperace, kterou pozorujeme mezi samicemi (dělnicemi)
• Téměř u všech savců je pro vznik samčího fenotypu nutná přítomnost chromozómu Y (např. člověk konstituce X0, tzv. Turnerův syndrom, je fenotypově žena, jedinec konstituce XXY, Klinefelterův syndrom, je fenotypově muž, i když má dva chromozómy X). • Ukázalo se, že chromozóm Y řídí tvorbu určitého genového produktu, který funguje jako nezbytný "přepínač" vývoje, který normálně směřuje k fenotypu samičímu. Podařilo se to studiem raritních jedinců s genotypem XX a samčím fenotypem resp. jedinců XY a fenotypem samičím (tito XX samci mají do svého genomu translokovanou - přesunutou - malou část chromozómu Y, a to tu, jež tento switch gen obsahuje, a naopak XY samice tuto malou část chromozómu Y postrádají). Ne všichni jedinci genotypu XY ale fenotypově ženského pohlaví (prsa, vagína, ale sterilní) však musí nezbytně vzniknout popisovanou absencí malé části chromozómu Y. Může jít také o následek mutace v hormonálním receptoru, díku čemuž se nemůže uplatnit vznikající testosteron a nemohou se tedy ani vyvinout mužské sekundární pohlavní znaky (viz dále).
• Lidský gen směřující vývoj embrya k samčímu pohlaví (SRY, sex determining region Y gene) byl objeven v r. 1990 a je lokalizován v těsné blízkosti primární pseudoautozomální oblasti krátkého raménka Y v rámci tzv. TDF (testis determining factor) oblasti. • SRY kóduje regulační protein vážící se na DNA → změna struktury DNA → změna exprese genů řídících diferenciaci varlat.
•
•
•
U savců jsou embryonální reprodukční struktury (včetně gonád a genitálií) u obou pohlaví stejné (u člověka až do 7. týdne po oplození), nediferencovaná gonáda se vyvine ve vaječník za nepřítomnosti testis-indukčního signálu (gen SRY). Pohlavní hormony, které se tvoří těmito gonádami, regulují další sexuální diferenciaci. Gen SRY je při vzniku samčího pohlaví nejdůležitějším ne však jediným genem, účastní se také další geny z Y, geny z X i geny autozomální. Ptakopysk: samice XXXXXXXXXX, samci XYXYXYXYXY. Z hlediska pohlavních chromozomů tvoří opět jen dva typy spermií - XXXXX a YYYYY.
• Kompenzace genové dávky - jevy nebo procesy, kterými dochází ke srovnávání hladiny genových produktů při rozdílném počtu kopií genu, chromozómu nebo celé genomové sady v buněčném jádře - příkladem této kompenzace jsou geny nesené pohlavními chromozómy u některých živočichů - ke kompenzaci dochází obvykle jen u druhů, kde homogametickým pohlavím (XX) jsou samičky popř. hermafrodité (např. drozofila, Caenorhabditis, savci): jejich chromozóm X nese geny nezbytné pro vývin jedinců obou pohlaví, a proto se v průběhu evoluce vyvinuly mechanizmy, které kompenzují odlišný počet kopií chromozómů X u samečků a samiček a tím zajišťují stejnou hladinu produktů genů ležících na X - pozitivní (up-regulation) mechanizmus se vyvinul u drozofily: na jediném X chromozómu u samečka (XY nebo X0) se aktivují regulátory (zesilovače), které zajišťují přibližně dvojnásobnou transkripční aktivitu jeho příslušných X-vázaných genů
- negativní kontrolní systém funguje u hlístice Caenorhabditis (down-regulation): v homogametických hermafroditech (XX) jsou aktivovány regulační geny, které redukují hladiny X-transkriptů na úroveň samečků (X0) - u savců se vyvinul také negativní regulační mechanizmus: homogametní samičky mají jeden ze svých dvou chromozómů X inaktivován (lyonizace); u primitivnějších savců, vačnatců, je inaktivován vždy chromozóm X paternálního původu, u samic placentálních savců (včetně člověka) nastává inaktivace chromozómu X až po implantaci embrya do stěny dělohy a v tomto mnohobuněčném embryu dochází k náhodné inaktivaci chromozómu X paternálního a maternálního původu, takže výsledkem je mozaikový expresní fenotyp
Prestel et al. Genome Biology 2010 11:216 doi:10.1186/gb-2010-11-8-216
anhidrotická ektodermální dysplasie (absence potních žláz)
Tortoiseshell cat
- inaktivace jednoho X chromozómu se projeví vznikem tzv.
pohlavního chromatinu (čili Barrova tělíska) = v interfázi barvitelný geneticky inaktivní útvar tvořený X chromozómem, přítomný v jádrech většiny savců a uložený zpravidla těsně u jaderné membrány (lze ho nalézt v podstatné části buněk homogametického pohlaví, u ženy v 80 % buněk ústní sliznice) - prokázala to poč. 60. let Mary F. Lyonová (odtud název procesu inaktivace jako lyonizace); rovněž to byla ona, kdo zjistil, že inaktivace postihuje se stejnou pravděpodobností jeden nebo druhý chromozóm X - k této ireverzibilní inaktivaci jednoho z chromozómů X dochází u savců v časné fázi embryonálního vývoje (u člověka ve stádiu zhruba 100 buněk, 14.-16. den vývoje) - chemické modifikace (hypermetylace a hypoacetylace) zřejmě nepředstavují příčinu inaktivace, ale spíše epigenetické mechanizmy, kterými je inaktivní stav permanentně udržován; inaktivace X počíná od lokusu XIST, který kóduje netranslatovanou RNA zajišťující inaktivaci (téměř celého) chromozómu; gen XIST je tak jedním z mála genů, který je transkripčně aktivní na inaktivním X chromozómu a naopak nefunkční na aktivním X
- savci s konstitucí XX mají jedno Barrovo tělísko, jedinci s abnormálním počtem chromozómů X mají počet Barrových tělísek roven počtu chromozómů X minus jedna - mozaikovitostí homogametických jedinců savců je zřejmě podmíněno i to, že jednovaječná dvojčata mužského pohlaví jsou si obvykle více podobna než jednovaječná dvojčata pohlaví ženského
Mary Frances Lyon(ová), *1925
• Ve většině případů lze u heterogametického pohlaví dvojici pohlavních chromozómů (XY či ZW) identifikovat na základě jejich velikosti či podle polohy centroméry. Pokud je nelze rozlišit metodami cytogenetickými, lze je detekovat geneticky. V těch případech, kdy se pohlavní chromozómy u heterogametického pohlaví liší svou strukturou, je nepárový pohlavní chromozóm (alozóm, Y nebo W) zpravidla menší než párový pohlavní chromozóm. • Na pohlavních chromozómech můžeme rozlišit úseky homologické a nehomologické → genetický podklad znaku, který je řízen alelou ležící na nehomologických úsecích chromozómu X nebo Y (Z či W), se označuje u heterogametického pohlaví jako hemizygotní.
Genotypové určení pohlaví • Existence pohlavních chromozómů X/Y a Z/W je základním, ne však jediným, faktorem, který určuje pohlaví daného jedince → Calvin Bridges na počátku tohoto století zjistil, že genetickým základem určení pohlaví u drozofily je poměr mezi počtem chromozómů X a počtem sad autozómů (tzv. pohlavní index, poměr X:A); o sexualitě jedince tedy rozhoduje poměr X:A, přítomnost nebo absence chromozómu Y nemá vliv.
• Jak buňka pozná, jaký má pohlavní index? - byly izolovány čtyři X-vázané numerátorové geny (sisterless-a, sis-b, sis-c a runt) a jeden autozomální denominátorový gen (deadpan) - numerátorové a denominátorové geny kódují transkripční faktory, které řídí expresi genu sex-lethal (Sxl), který musí být aktivní u samic a inaktivní ve vývinu samců; k zapnutí genu Sxl musí být poměr X/A =1 - poměr X/A tedy zapíná/nezapíná gen sex lethal (primární regulační gen), který dále reguluje tři separátní sady regulačních genů, kde každá řídí jednu z drah: (a) vývoj zárodečné linie, (b) pohlavně specifický vývoj somatických buněk nebo (c) transkripční hladiny chromozómů X - pohlavní fenotyp je buněčně autonomní = každá buňka se pohlavně diferencuje podle svého genotypu → důsledkem je vznik sexuální mozaiky (gynandromorfizmus) v případě nondisjunkce jednoho z X chromozómů při rýhování vajíčka genotypu XX
• U jiných obratlovců (ptáci, plazi a ryby) nebyl gen SRY nalezen, ale podobný gen byl identifikován jak u samců tak i u samic, což naznačuje, že sex je tu determinován jiným mechanizmem. • Ptáci mají značnou asymetrii gonadální diferenciace: u samic se pouze levá gonáda vyvine ve vaječník, zatímco pravá zůstává zakrnělá nebo testikulární.
Environmentální určení pohlaví • U plazů, obojživelníků a ryb jsou mechanizmy determinace pohlaví typu XX/XY nebo ZW/ZZ, u jiných druhů je sex teplotně determinován (TSD, temperature-dependent sex determination, neboli ESD, environmental sex determination). TSD je hojný u plazů, kde má obvykle za následek přebytek počtu samic (female bias). Hadi však mají pohlavní chromozómy typu ZZ/ZW (obecně GSD, genotypic sex determination).
•
•
U ještěrek a aligátorů vedou nízké teploty ke vzniku samiček a vysoké ke vzniku samečků, zatímco u mnoha druhů želv je to obráceně (obr. 95). Teplotně senzitivní perioda se odehrává v embryogenezi v době, kdy nastává gonadální vývoj. Hadi však mají pohlavní chromozómy typu ZZ/ZW (obecně GSD, genotypic sex determination).
Aromatáza konvertuje androgeny na estrogeny.
• Extrémní sexuální dimorfizmus se vyvinul u mořského červa Bonellia viridis, kde pohlaví jedince je určováno prostředím. Pokud se oplozené vajíčko vyvíjí izolovaně, červ se promění ve velkou samičku s vidličkovitým rypáčkem. Pokud se však dostane do rypáčku samice, vyvine se v maličkého samečka (bičíkatý organizmus parazitující v samičce). • U jiného červa, Dinophilus, tvoří samičky velká a malá vajíčka, která se po fertilizaci vyvinou v samičky respektive samečky. Zde je determinací poměr objemu cytoplazmy k jádru. U všech těchto druhů tedy nejsou pohlavní chromozómy ani jiný genetický typ determinace pohlaví. • U hmyzu nacházíme velkou variabilitu v determinaci pohlaví: od typu X/A (drozofila), dominantního chromozómu Y (Musca domestica), XX-X0 systém v somatických buňkách (Sciara coprophilia) až po teplotně determinované pohlaví (Aedes simulans).
Znaky pohlavně vázané • Úplně pohlavně vázaný znak - je řízen genem umístěným na nehomologickém úseku párového či nepárového pohlavního chromozómu. • Neúplně pohlavně vázaný znak - je řízen genem ležícím na homologických částech pohlavních chromozómů. • Dědičnost znaků úplně vázaných na chromozóm Y (přímá dědičnost) - znak je řízen genem lokalizovaným v nehomologické části nepárového pohlavního chromozómu Y (W) - fenotypově se vyjadřuje i recesivní alela genu, který je v diploidních buňkách v hemizygotním stavu (není přítomná párová alela) - znak řízený takovýmto genem se projeví u všech heterogametických potomků, prapotomků atd. - znaků, které vykazují přímou dědičnost, není mnoho, u člověka je to např. nadměrné ochlupení ušního boltce (hypertrichosis auriculae), ale hlavně tento typ dědičnosti vykazuje gen SRY
• Dědičnost znaků úplně vázaných na chromozóm X (Z) a) Dědičnost recesivního znaku - u člověka např. barvoslepost (color-blindness), která je podmíněna recesivní alelou c → ženy mají tři možné genotypy (XCXC, XCXc, XcXc), z nichž první dva jsou fenotypově normální a pouze ženy s třetím uvedeným genotypem jsou barvoslepé; u mužů jsou barvoslepí ti, kteří mají genotyp XcY
• Je patrné, že všichni potomci ženského pohlaví vzešlí z takovéhoto spojení by měli normální barvocit, ale polovina z nich by byla opět přenašečkami. Z potomků mužského pohlaví by však celá polovina trpěla barvoslepostí. Celkový poměr je tedy 3:1, ale na rozdíl od generace F2 při monohybridním křížení pro autozomální geny jsou všechny recesivní (postižené) genotypy samčího pohlaví.
• Existují tři druhy čípků, které se liší obsaženým pigmentem a které jsou specializované na vnímání světla tří různých vlnových délek. Právě absence nebo defekt ve struktuře těchto pigmentů způsobuje barvoslepost. • Pohlavně vázaná barvoslepost (daltonismus) je poruchou barevného vnímání zelené a červené. Většinou se nejedná o 100 % barvoslepost, tito lidé některé barvy nedokáží rozeznat (vidí je „stejně“), jiné barvy dokáží rozlišovat bez problémů. Tato porucha je v populaci velmi rozšířená, nejčastěji jí trpí muži. • Gen pro L („červený“) fotopigment a M („zelený“) fotopigment na X chromozómu, pro S („modrý“) na chr. 7, pro rodopsin (v tyčinkách) na chr. 3.
Ishiharovy tabulky
http://colorschemedesigner.com/
Další příklady na X vázaných recesivních znaků u člověka: - hemofilie (porucha krevní srážlivosti): hemofilie A (klasická, defekt ve faktoru VIII), hemofilie B (Xmas disease, defekt ve faktoru IX); hemofilie postihla mj. i řadu potomků britské královny Viktorie, která byla přenašečkou - DMD (Duchenneova muskulární dystrofie): postihuje přibližně jednoho z 3500 chlapců; tělo nemocného neprodukuje funkční bílkovinu dystrofin*, což vede k postupnému ochabování svalů a časem k potřebě podpůrné plicní ventilace; ve věku kolem 20 let umírá, obvykle na levostranné srdeční selhání - TSF (syndrom testikulární feminizace neboli syndrom necitlivosti k androgenům): jedinci genotypu XY mají plně samičí fenotyp; způsobeno defektem buněčného receptoru pro androgeny, který je kódován genem na nehom. části chr. X, takže tělo produkuje testosteron, který buňky nejsou schopny rozpoznat → samičí fenotyp * největší lidský gen – má 2,4 milionu párů bází; jeho transkripce trvá zhruba 16 hodin a obsahuje 79 exonů
Syndrom testikulární feminizace – všechny 4 osoby na obrázku mají genotyp 46XY a na chr. X nesou recesivní alelu, která vede k defektnímu buněčnému receptoru androgenů. Jeden další sourozenec byla sestra 46XX, přenašečka recesivní alely, takže její jeden potomek genotypu 46XY opět vykazoval uvedený syndrom.
b) Dědičnost dominantního znaku - z rodokmenu vykazujícího dědičnost dominantního znaku vázaného na chromozóm X je vidět, že postižena jsou obě pohlaví, a to tak, že dochází k projevu tzv. dědičnosti křížem (znak homogametického rodiče vykazuje heterogametické potomstvo a znak heterogametického rodiče potomstvo homogametické) - při tomto typu vazby na pohlaví neplatí zákon o uniformitě generace F1 a identitě reciprokých křížení
- praktický význam při tzv. autosexingu u kura domácího - jeden z genů ležících na chromozómu Z podmiňuje v recesivní konstituci (ZsZs nebo ZsW) zlatě zbarvené peří, dominantní alela podmiňuje stříbrné zbarvení peří (genotypy ZSZS, ZSZs nebo ZSW); po zkřížení homozygotně recesivních zlatých kohoutů (ZsZs) s hemizygotními stříbrnými slepicemi (ZSW) je možné ihned po vylíhnutí rozeznat kohoutky (stříbrné peří) od slepiček (zlaté peří)
- příkladem tohoto typu znaku u člověka např. hypofosfatemická křivice (k vitamínu D rezistentní křivice): poškození ledvin, které nejsou schopny resorbovat zpět fosfor - IP2 (incontinentia pigmenti type 2, Bloch−Sulzbergerův syndrom, neurologické onemocnění s vážnými abnormalitami kůže, vlasů a zubů): letální pro hemizygotní muže
• Dědičnost neúplně pohlavně vázaných znaků - znaky jsou řízeny geny lokalizovanými v homologických úsecích pohlavních chromozómů - křížením jedince homozygotně dominantního s jedincem homozygotně recesivním vzniká v obou reciprokých směrech křížení uniformní generace F1 vykazující dominantní alternativu znaku; v F2 generaci dochází ke štěpení v obvyklém poměru 3:1 s tím, že jedinci toho pohlaví, které bylo dominantního fenotypu v rodičovské generaci mají v F2 dominantní fenotyp a jedinci toho pohlaví, které v rodičovské generaci bylo recesivního fenotypu, štěpí 1:1 - u člověka byla jako neúplně pohlavně vázaná zjištěna úplná barvoslepost* a slepota podmíněná ukládáním pigmentu do sítnice oka (retinis pigmentosa) *monochromazie – není rozlišována žádná barva - člověk nemá
schopnost barevného vidění. Čípky v sítnici jsou buď porušené, nebo se vůbec nevyvinuly. Většinou je tato vada spojena i s dalšími vadami zraku.
Znaky pohlavně ovládané (sex-limited) - řízeny geny ležícími na autozómech - znaky se vyjadřují pouze u jednoho z pohlaví - sekundární pohlavní znaky (vousy u mužů, parohy u jelenů atd.) a znaky spojené s reprodukcí (laktace, snůška vajec apod.)
- předčasná puberta (obvykle před 4. rokem věku, většinou v dospělosti malého vzrůstu, neboť dlouhé kosti přestávají růst po skončení puberty, což tady je v nízkém věku)
Znaky pohlavně ovlivněné (sex-influenced) - řízeny geny ležícími na autozómech - znaky, jejichž dominance nebo penetrance závisí na pohlaví, tj. při stejném genotypu se vyjádření mění podle pohlaví (u jednoho pohlaví se znak chová jako dominantní, u druhého jako recesivní) - např. zbarvení skvrn u ayrshirského plemena skotu: býci genotypu MM a Mm jsou mahagonoví, genotypu mm červenostrakatí, krávy genotypu MM jsou mahagonové a genotypu Mm a mm červenostrakaté - obdobně je podložena rohatost u ovcí, bradatost u koz nebo (předčasná) plešatost u člověka
Epigenetická dědičnost • Jde o dědičnost negenetických stavů, tj. dvě alely se shodnou primární genetickou informací mají různý projev. • Parentální (genomový imprinting) - reverzibilní proces vedoucí k rozdílům mezi paternálními a maternálními genomy v diploidních buňkách potomstva - významný v embryonálním vývoji savců a prokázán i u rostlin (kukuřice, Arabidopsis) - jednoznačným důkazem jsou geny, u nichž aktivními alelami jsou buď výhradně alely paternálního nebo naopak výhradně maternálního původu, tj. jejich exprese závisí pouze na pohlaví rodiče, od kterého byla příslušná alela zděděna
- k vytvoření imprintu genu (tj. informace o jeho potenciální expresi nebo transkripční inaktivitě) dochází při meiotickém dělení nebo při tvorbě gamet a jeho mechanismem jsou s velkou pravděpodobností metylace DNA - u savců bylo jednoznačně identifikováno asi 80 imprintovaných lokusů
- hlavní význam parentálního imprintingu u savců spočívá v kontrolním mechanismu správného složení zygoty (a posléze diploidního individua) z jedné kompletní sady chromosomů matky a druhé sady z otce - další vysvětlení existence imprintingu u savců lze hledat na základě skutečnosti, že embrya se vyvíjejí v těle matky (Př.: aktivní je otcovská kopie růstového faktoru Igf2 a mateřská kopie jeho receptoru Igf2r; otec drží pod kontrolou gen ovládající sobecký růst embrya - na úkor sourozenců, kteří nemusejí být jeho půlce dítěte vůbec příbuzní - matka se brání kontrolou receptoru, který tento růstový faktor do buňky pustí, nebo nepustí) - podobně jako u je tomu u krytosemenných rostlin, kde se imprinting evolučně vyvinul v pletivu vyživujícím embryo - parentální imprinting se vyskytuje například i u hmyzu
- mutace vedoucí u člověka k vývojovým nebo fyziologickým poruchám se někdy v potomstvu projevují podle toho, od kterého rodiče (otce nebo matky) byla mutace zděděna - týká se to samozřejmě jen těch lokusů, které se podrobují parentálnímu imprintingu, přičemž na pohlaví potomka nezáleží - i nepostižený jedinec (např. s imprintovanou, tj. umlčenou maternální mutací) je potenciálním přenašečem mutace do potomstva
• Paramutace - interakce mezi alelami (téhož genu), které vedou k mitoticky i meioticky dědičné změně exprese jedné z alel v rostlinných buňkách - obvykle navozují redukci genové funkce (ne úplné potlačení) a ve frekvenci výrazně vyšší než u standardních mutací dochází k jejich reverzi - popsány u rajčete, petunie a tabáku - paramutacím podobný jev popsán i u myší (Kit) - podstatou jevu jsou zřejmě opět změny v metylaci DNA (cytosinu) zprostředkované RNA-dependentním mechanismem
•
(Right) Mice heterozygous for the Kittm1Alf allele, which produces no Kit protein, have white tail tips and white feet. When heterozygotes are crossed with wild-type mates, many of the genetically wild-type progeny (Kit+/+) showed white tips and reduced Kit mRNA levels similar to the heterozygous parent. Progeny with this paramutant phenotype were designated Kit*. The frequency of Kit* was not 100% and varied depending on the cross; the extent of the white regions was variable between individuals. Although the white tip phenotype was observed in a second generation of outcrosses of Kit* with Kit+/+, the frequency was lower and the phenotype progressively disappeared in subsequent generations.
