Monoallelinen

Monoallelinen beschreibt in der Genetik die Eigenschaft, dass in einer Zelle eines diploiden Organismus nur eines der beiden Allele eines bestimmten Gens transkribiert wird. Die Zelle besitzt zwei Allele, doch die Transkriptionsaktivität beschränkt sich auf eines. Monoalleline Expression kann stabil oder zufällig auftreten und sich von Zelle zu Zelle unterscheiden.

Ursachen und Mechanismen umfassen genomische Prägung (Imprinting), X-Chromosom-Inaktivierung bei weiblichen Säugetieren sowie zufällige oder geziehlte monoallele Expression (random monoallelic expression, RME). Epigenetische Markierungen wie DNA-Methylierung und Histonmodifikationen steuern die Aktivität eines Allels, während unterschiedliche Promoter-Nutzung oder Enhancer-Interaktionen ebenfalls eine Rolle spielen können.

Vorkommen zeigt sich in verschiedenen biologischen Kontexten. Bei der X-Inaktivierung ist in weiblichen Tieren immer nur ein X-Chromosom aktiv. Bei bestimmten imprintierten Genen wie IGF2 und H19 hängt die Ausdrucksrichtung von der elterlichen Herkunft ab. Auch autosomale Gene können RME zeigen, teils gewebespezifisch, beispielsweise bei Rezeptorfamilien wie olfaktorischen oder Immunrezeptor-Genen.

Nachweise erfolgen durch analyse der allele-spezifischen Expression, oft mithilfe von SNPs. Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq) ermöglicht die Erkennung monoallelin Expressionsmustern in einzelnen Zellen. Die Monoallelin Expression trägt zur zellulären Heterogenität und zur Regulation von Entwicklung und Gewebe-Funktion bei; Fehlregulationen können mit Erkrankungen wie imprinting-bezogenen Störungen oder Fehlfunktionen in der X-Inaktivierung in Verbindung stehen.