Импритинг геномный, он же - половая обусловленность генов - процесс, при котором экспрессия определённых генов (то есть их активность, способность функционировать, участвовать в синтезе белка) осуществляется в зависимости от того, от какого родителя они поступили. Наследование признаков, за которые отвечают импритированные гены, происходит не по классическим законам генетики, не по законам Г.Менделя.
Каков механизм "затыкания рта" генам?
Итак, в некоторых случаях (не во всех!) организм блокирует гены, пришедшие в от родителя определённого пола, заставляя их молчать. И неважно, доминантные они или рецессивные.
Гены пришли в организм вместе со сперматозоидом? Значит работать не будут. Таковы гены, ассоциированные с некоторыми проявлениями интеллекта человека. А вот материнские гены, отвечающие за эти же связанные с интеллектом качества, экспрессируются (активизируются) непременно:
И всё с точность наоборот, если речь идёт о некоторых качествах, связанных с темпераментом. Именно отцовские гены в данном случае экспрессивны, а материнские заблокированы:
Как это происходит? Что/кто именно заставляет гены молчать? Такими полномочиями наделена группа из четырёх атомов (СН3- )- метильная группа. Она способна соединяться с участком гена под названием промотор.
Именно от состояния промотора зависит активизация/блокировка гена. Как только промотор отвлёкся на тесное взаимодействие с метильной группой, так сразу же прекратилась транскрипция на подконтрольном ему гене, то есть прекратилась сборка информационной РНК со всеми вытекающими.
Блокировка гена с помощью воздействия метильной группы на его управляющую структуру - промотор - получила название метилирование. Процесс этот не является генетическим, он сверхгенетический - надгенетический (эпигенетический). Происходит метилирование в клетках организма, находящегося ещё на эмбриональном этапе своего развития.
Как и зачем возник геномный импритинг?
Существуют две гипотезы.
Гипотеза первая. Антагонистическая
Суть её в том, что причиной возникновения импритинга являются противоречия. Противоречия между матерью и вынашиваемым ею плодом и противоречия между матерью и отцом.
В чём же антагонизм матери-плода? Задача плода - упрощённо говоря, высосать из матери побольше соков, они ему нужны для максимально здорового развития. А что мать? Вообще-то её организм вовсе не на единственного ребёнка рассчитан. Ей ещё рожать и рожать, потому она-то заинтересована в экономном расходовании биологического ресурса своего организма, чтобы и на прочих её детей хватило.
На чьей стороне отец в этом противостоянии? Конечно, на стороне плода. Останется ли эта женщина с ним в дальнейшем, будут ли её последующие дети и его детьми - это вопрос. А вот этот конкретный ребёнок, которого она вынашивает сейчас, - это точно его потомок. И об этом своём ребёнке мужчина должен позаботиться. И позаботился. А женщина должна позаботиться обо всех своих детях, в том числе и о будущих. И она тоже позаботилась. Как?
Мужчина сделал так (понятно, что не этот конкретный мужчина, а миллионы лет эволюции, если начать отсчёт ещё от первых млекопитающих), чтобы были максимально активны те гены в сперматозоиде, которые дают преимущества в противостоянии мать-плод именно плоду, а гены, которые давали бы физиологическое преимущество матери, метилируются-блокируются. А женщина (опять же речь о миллионах лет эволюции), напротив, в своей яйцеклетке заблокировала те гены, которые позволили бы плоду "выжать её, как лимон", и максимально активировала гены, благосклонные к нуждам её организма.
Подтверждением данной гипотезы является следующий факт: большинство импритированных генов у млекопитающих - это гены, связанные с внутриутробным развитием организма: насколько толстой и прочной окажется его плацента, каков будет объём и скорость циркулирующей по ней крови, приносящей эмбриону кислород и пищу, и тому подобное.
Гипотеза вторая. Кооперативная
С этой точки зрения биологический смысл геномного импритинга в том, чтобы обеспечить кооперацию, то есть оптимальное взаимодействие матери и плода.
Что для этого нужно? Нужно чтобы мать и плод максимально совпадали, подходили друг другу и по строению, и по биохимическому составу, и по интенсивности обмена веществ. В общем, чем больше будет сходства, тем меньше проблем адаптации у матери и у эмбриона во время беременности, тем лучше для них обоих. Как природе сделать так, чтобы мать и дитя были максимально совпадающими, похожими друг на друга? Заставить молчать отцовские гены, дать больше слова материнским. Именно этим и занимается естественный отбор на протяжении миллионов лет эволюции, импритируя-затыкая отцовские гены в геномах млекопитающих.
Подтверждением данной гипотезы явился бы следующий факт: большинство заблокированных обусловленных полом генов у млекопитающих - это гены, пришедшие с отцовским сперматозоидом. Авторы данной гипотезы (Jason B. Wolf, Reinmar Hager. A Maternal–Offspring Coadaptation Theory for the Evolution of Genomic Imprinting // PLoS Biology, 2006. 4(12): e380. DOI: 10.1371/journal.pbio.0040380 ) утверждают, что факты говорят о том, что в ходе родительского импритинга отключается больше именно отцовских генов, а не материнских. А вы теперь знаете, почему так.