我们每个人都有23对染色体，一半来自父亲，一半来自母亲。也就是说，我们身体中的所有细胞都包含同一个基因的两个副本（除了Y染色体）。然而，是不是只要有两组染色体，就能发育成生命呢？
1984年，几位生物学家用老鼠的受精卵做实验来研究这个问题。他们生成了两种胚胎细胞，一种只包含遗传自母亲的两组染色体，另一种只包含遗传自父亲的两组染色体。结果会如何呢？
当他们将这些胚胎细胞转移到假孕的雌性体内时，它们并未能生长发育成型。
这个非凡的结果给出了一个明确的信息：尽管遗传自母亲的一套染色体与遗传自父亲的一套染色体都有着同样的基因，但它们在功能上却并不等同。若要胚胎细胞能正常发育，还需要有来自父母双方的各一套染色体。
之所以这样，是因为所谓的基因组印记（或称遗传印记，Genomic imprinting）过程。基因组印记会作用于配子（生殖细胞）上，在来自父亲或母亲的染色体基因上进行标记，以确保受精后源自于亲本基因的特异性表达。
通常，一个基因的两份副本都会被表达，然而，细胞中的印记基因只会表达其中的一份副本——要么是遗传自父亲的那一份，要么是遗传自母亲的那一份。
后来的实验表明，印记标记是一种表观遗传修饰，特别是DNA甲基化。表观遗传不同于我们熟知的孟德尔遗传，经典的孟德尔遗传是指基因序列的改变（如基因突变）导致基因功能发生改变，进而导致生物体表现出来的性状（表现型）发生可遗传的改变；而在表观遗传中，基因序列并不会发生变化，但是基因功能会因为DNA甲基化、组蛋白甲基化等过程而发生改变，最终导致表现型发生可遗传的改变。
○ DNA甲基化的过程。
印记基因并不是均匀分布在整个基因组中，而是位于特定的基因组区域，通常是在一个印记控制区域（imprinting control region）聚集成群，这个印记控制区域会影响整个集群的单等位基因表达。一种被称为CTCF的转录因子也会影响一些集群，能以一种特定亲代来源的方式影响对印记基因表达进行调节。
对小鼠和人类的研究表明，印记基因不仅对于正常胚胎和胚胎外成分的产前发育至为关键，对于包括大脑和行为调节、新陈代谢、生理适应性等产后过程也同样非常重要。
此外，人们发现，许多人类症状在遗传模式中表现出特定的亲本来源效应（来自父亲或母亲其中一方），包括伯-韦综合征（Beckwith-Wiedemann Syndrome，胎儿畸形生长，同时也与儿童肿瘤的发病率增加有关）和两种神经障碍（普瑞德-威利综合征、天使人综合征）。
出现这些症状是由于只从亲本的其中一方（爸爸或妈妈）遗传了两个印记区域，却没能从另一方（妈妈或爸爸）遗传任何印记区域。这往往是因为铭印区域的删除，或者是在配子产生过程中没有建立一个适当的印记，或者是在受精后没能维持印记所导致的。
基因组印记涉及到表观遗传信息以DNA甲基化标记从配子到后代的传播，大约有100-200个基因（包括蛋白质编码基因和非编码RNA基因）只从细胞中两组染色体中的一组表达。
这些研究对于阐明印记障碍固然非常重要，但也许更重要的是，它们表明印记基因控制着更为常见的疾病的病因学，例如它们会参与到生物体生长、新陈代谢、癌症和神经系统紊乱等疾病。
编译：小柔
插图：Pany
参考来源：
https://elifesciences.org/articles/42368
发表于 2018-11-17 16:12
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