モノアレン性遺伝子発現を調節するエピジェネティックイベント

哺乳類では、一般に、各親から遺伝した遺伝子が同様のレベルに表されると想定されています。ただし、非性染色体では、遺伝子の6〜10％がモノアレン発現のために選択されていることが現在明らかです。モノアレンの表現または対立遺伝子の排除は、刷り込みのある（オリジンの親）または確率的な方法で確立されます。確率モデルはランダム選択を説明し、刻印されたモデルは発現のための対立遺伝子の親固有の選択を説明します。対立遺伝子の除外は、X染色体の不活性化、刷り込み遺伝子の親の出発性発現、および細胞表面分子の確率的モノアレン発現、クラスター化されたプロトカドヘリン（PCDH）遺伝子中に発生します。対立遺伝子除外の誤調整または喪失は、発達疾患に貢献します。エピジェネティックなメカニズムは、均質な遺伝的背景にもかかわらず、このタイプの発現を決定する基本的なプレーヤーです。DNAメチル化とヒストン修飾は、エピジェネティックな現象の2つのメディエーターです。DNAメチル化の大部分は、哺乳類のCpgジヌクレオチドのシトシンに見られます。ヒストンのいくつかの共有結合修飾は、遺伝子発現を修飾するヒストンとヒストンの間の静電力を変化させます。長距離クロマチン相互作用により、クロマチンは、遺伝子の発現と抑制の同時調節につながる転写的に寛容で禁止された領域に編成されます。非コードRNA（ncrNA）も、遺伝子発現を調節するプレーヤーです。一緒に、これらのエピジェネティックなメカニズムは、通常の発達と生存に不可欠な遺伝子発現レベルを微調整します。このレビューでは、最初にモノアレンニック遺伝子発現について知られていることについて説明します。次に、3つのモノラルに発現した遺伝子クラスの発現を調節する分子メカニズム、X結合遺伝子、選択された刷り込み遺伝子、PCDH遺伝子に焦点を当てます。

In mammals, generally it is assumed that the genes inherited from each parent are expressed to similar levels. However, it is now apparent that in non-sex chromosomes, 6-10% of genes are selected for monoallelic expression. Monoallelic expression or allelic exclusion is established either in an imprinted (parent-of-origin) or a stochastic manner. The stochastic model explains random selection while the imprinted model describes parent-of-origin specific selection of alleles for expression. Allelic exclusion occurs during X chromosome inactivation, parent-of-origin expression of imprinted genes and stochastic monoallelic expression of cell surface molecules, clustered protocadherin (PCDH) genes. Mis-regulation or loss of allelic exclusion contributes to developmental diseases. Epigenetic mechanisms are fundamental players that determine this type of expression despite a homogenous genetic background. DNA methylation and histone modifications are two mediators of the epigenetic phenomena. The majority of DNA methylation is found on cytosines of the CpG dinucleotide in mammals. Several covalent modifications of histones change the electrostatic forces between DNA and histones modifying gene expression. Long-range chromatin interactions organize chromatin into transcriptionally permissive and prohibitive regions leading to simultaneous regulation of gene expression and repression. Non-coding RNAs (ncRNAs) are also players in regulating gene expression. Together, these epigenetic mechanisms fine-tune gene expression levels essential for normal development and survival. In this review, first we discuss what is known about monoallelic gene expression. Then, we focus on the molecular mechanisms that regulate expression of three monoallelically expressed gene classes: the X-linked genes, selected imprinted genes and PCDH genes.