Гены H19 и IGF2 тесно сцеплены, противоположно импринтированы и их экспрессию регулирует общий энхансер, расположенный в 3’-области H19 (рис. 14).

Рисунок 14. Структурно-функциональная организация ЦИ1 и ЦИ2. Внутри теломерного домена, энхансеры (зеленые овалы) стимулируют транскрипцию днРНК H19 и внутригенной микроРНК miR-675 на материнской хромосоме (MAT; красная линия), а на отцовской хромосоме (PAT; синяя линия) стимулируют IGF2 и внутригенную miR-483. ЦИ теломерного домена (ЦИ1), содержит тандемные повторы (светло-красные и светло-синие прямоугольники), которые связывают факторы транскрипции (TФ) CTCF, POU5F1 и SOX2 и поддерживают неметилированный статус материнского аллеля, тогда как ZFP57 поддерживает метилированный статус отцовского аллеля. ЦИ1 и ЦИ2 также характеризуются различными конфигурациями хроматина на родительских хромосомах, с репрессивными метками гистонов, такими как H3K9me2, H3K9me3 и H4K20me3 на метилированном аллеле и активирующими метками H3K4me2 и H3K4me3, на неметилированном аллеле. Вторичные ДМР (промотор H19 (пром), IGF2 ДМР0 и IGF2 ДМР2) метилированы на отцовской хромосоме. В ЦИ2 (KCNQ1OT1) ДМР в сайте старта транскрипции метилирован на материнской хромосоме и определяет материнскую экспрессию KCNQ1 и CDKN1C. На отцовской хромосоме днРНК KCNQ1OT1 транскрибируется (волнистые синие линии) и инактивирует in cis экспрессию кодирующих генов этого района. На материнской хромосоме метилирование ЦИ2 и промотора KCNQ1OT1 поддерживается посредством ZFP57, в то же время, еще неизвестный ТФ поддерживает транскрипцию KCNQ1OT1 на отцовском аллеле. Активные аллели представлены красными (материнскими) и синими (отцовскими) прямоугольниками, а неактивные аллели - серыми.

В нескольких тысячах пар нуклеотидов от 5’-области H19 был обнаружен дифференциально метилированный протяженный район, который служит ключевым ЦИ1 и необходим для импринтинга обоих генов. В метилированном состоянии на отцовской хромосоме он требуется для выключения H19, а на материнской хромосоме, будучи неметилированным, он участвует в выключении IGF2. ЦИ1 содержит последовательность около 45 пар нуклеотидов, представленных гуанином и цитозином, которая соответствует В-повторам и гомологична гиперчувствительным к ДНКазе районам, а также сайты связывания белка CTCF, который, как известно, может блокировать энхансеры. Делеции этого участка на отцовской хромосоме приводят к активации H19, а на материнской хромосоме они не влияют на экспрессию гена.

ЦИ1 содержит элемент, напоминающий своими свойствами инсулятор, блокирующий или модулирующий доступ энхансера к промоторным районам генов. В активном состоянии ЦИ1 эффективно блокирует взаимодействие энхансера с промоторным районом IGF2, который не может экспрессироваться на материнской хромосоме. На отцовской хромосоме ЦИ1 метилирован, не способен связывать CTCF и не препятствует возможности активации IGF2 энхансером. В то же время, будучи метилированным, он вызывает инактивацию H19 на отцовской хромосоме. CTCF - первый обнаруженный белок, который необходим для нормального функционирования эпигенетической метки.

В 5’-районе IGF2 обнаружен еще один ДМР, метилированный на отцовской хромосоме. Он обладает свойствами сайленсера и в активном состоянии блокирует экспрессию IGF2 на материнской хромосоме в тканях мезодермального происхождения, но не в мышцах. Если делеция этого района унаследована от матери, то блокирующий IGF2 эффект отсутствует - ген экспрессируется биаллельно [потеря импринтинга (ПИ)]. Если делеция имеет отцовское происхождение, то транскрипция отцовского аллеля IGF2 не нарушена. В 3’-области IGF2 обнаружен еще один регуляторный элемент, обладающий свойствами сайленсера, но не имеющий дифференциального метилирования. У мышей при делеции сайленсера 2 на материнской хромосоме происходит биаллельная экспрессия IGF2 преимущественно в мышцах и, особенно, в языке, что приводит к макроглоссии. Делеция сайленсера 2 на отцовской хромосоме не изменяет степень экспрессии IGF2.

ЦИ2, представленный ДМР, был обнаружен в интроне 10 гена KCNQ1 перед геном KCNQ1OT1/LIT1, который транскрибируется с антисмысловой цепи только отцовского аллеля. Показано, что экспрессия KCNQ1OT1 в норме служит негативным регулятором экспрессии генов KCNQ1 и Р57KIP, которые в норме имеют только материнскую экспрессию. Экспрессия гена KCNQ1OT1 с материнской хромосомы приводит к инактивации KCNQ1 и Р57KIP, что отмечают при СБВ.

Было показано, что район ЦИ2 метилирован в ооцитах и не метилирован в спермиях. Такие же различия обнаружены в зиготе и эмбриональных стволовых клетках, т.е. ДМР действительно имеет признаки ЦИ2. Больные, у которых был установлен нормальный паттерн метилирования гена H19, в то же время имели потерю метилирования ЦИ2 (ЦИ2-ПМ) на материнском аллеле и экспрессию KCNQ1OT1. Оказалось, что в большинстве случаев СБВ обнаруживают его биаллельную экспрессию, т.е. происходит ПИ. Показано, что ПИ IGF2 и KCNQ1OT1 при СБВ может происходить и раздельно, и сочетано.