החתמה גנומית
החתמה גנומית, מונח מתחום האפיגנטיקה. החתמה של גן מובילה לביטוי ספציפי אשר תלוי במקור ההורי של האלל בו הוא נמצא, כלומר גנים מסוימים מבוטאים רק אם מקורם אבהי או אמהי. בנוסף, התבטאות הגנים משתנה בהתאם לרקמה ולגיל.
ביולוגיה מולקולרית
ההחתמה מובילה בדרך כלל להשתקה של הגן המוחתם. ההחתמה נעשית בדרך כלל על ידי סימון כימי של הגן, ללא שינוי בנתונים הגנטים עצמם. הסימן מתבצע על ידי מתילציה של מולקולת DNA. במקרים אחרים ההחתמה נעשית על ידי זרחון או שינוי כימי אחר בהיסטון.
גנים שעברו החתמה מאופיינים על ידי מבנה מצופף של הכרומטין, שמונע את ביטוי הגן. מתילציה של DNA ביונקים מתרחשת באתרי CpG). כאשר הדנ"א משוכפל, קבוצת המתיל על הרצף המקורי מזוהה על ידי אנזים מיוחד, ובהתאם לכך גם הגדיל המשלים עובר מתילציה באותו מקום. כך שהמתילציה שומרת על מקומה בשני הגדילים - החדש והמקורי.
אם גן שמקורו באחד ההורים מושתק, והאלל שמקורו בהורה אחר אינו מתבטא בגלל מוטציה, הגן לא יהיה פעיל בילד, והוא עלול לחלות. ילד בריא לא יווצר אם הוא קיבל מהוריו שני עותקים של אותו גן מפני שההחתמה תהיה של אותם אזורים בגנום. כתוצאה מכך אזורים מוחתמים לא יתבטאו כלל בעוד אזורים שאינם מוחתמים יבוטאו ביתר.
מחזור החיים של ההחתמה
מחזור החיים של ההחתמה כולל:
- מחיקת המתילציה בתא ביצה ובזרע ואחר כך בעובר הצעיר מאוד,
- ביסוס של המתילציה באמצעות האנזים הממתל בהתאם למוצא ההורי מאוחר יותר בחיי העובר,
- תחזוקה ושמירה על המתילציות בזמן ההתפתחות העוברית,
- מחיקה של מתילציות בתאי העובר המתפתח ואחר כך במהלך החיים, כשבכך מתחילה ההזדקנות.
מחלות המיוחסות להחתמה
נמצא שהחתמה לא תקינה גורמת למספר רב של מחלות הקשורות לגדילה והפרעות התנהגות. לדוגמה:סינדרום אנגלמן, סינדרום פרדר וילי. אלו הן מחלות גנטיות המיוחסות לכרומוזום 15. בוילי-פרדר גנים מבוטאים רק כל עוד הם מורשים מהאב. באנגלמן גנים מבוטאים רק אם הם מורשים מהאם. לפיכך, פרט שירש את שני הכרומוזומים שלו מאותו הורה (ראה: דיזומיה חד הורית) ילקה בפרדר וילי או באנגלמן, תלוי במקור ההורי של האלל.
החתמה ושיבוט
ההחתמה גורמת לבעיות בשיבוט מפני שהדנ"א אינו מוחתם בהתאם לגילו של הפרט המשובט. כך לדוגמה, אם משתמשים לשיבוט בתא עטין של כבשה מבוגרת הרי שהגנים שנמצאים בה מוחתמים אחרת מהתאים בעובר הצעיר מאוד. כנראה מפני שהגנום לא עבר מחיקה. יכול להיות שזו הסיבה לכך שבגרעין שמוסף לביצית במהלך שיבוט, הביצית מתחילה להתחלק תוך דקות לעומת הימים שלוקח לביצית שמופרה בזרע בזמן ההפריה.
ראו גם
