Et gen sies å være utsatt for foreldrenes avtrykk når i diploide organismer kopien arvet fra moren og kopien arvet fra faren ikke uttrykkes på samme måte. Vanligvis er en av de to kopiene av genet helt utryddet mens den andre er aktiv.
Gener som er underlagt foreldrenes avtrykk, er i hovedsak involvert i utviklingen . I dag vet vi bare om gener som er underlagt innprenting i pattedyr og blomstrende planter .
Fra et molekylært synspunkt skyldes foreldrenes avtrykk påføring av epigenetiske merker i foreldrenes kjønnsceller . Disse merkene kan for eksempel føre til undertrykkelse av et gen. Foreldres avtrykk skyldes forskjellen mellom de epigenetiske merkene på kopien av et gen arvet fra moren og kopien av et gen arvet fra faren.
I løpet av 1980-tallet viser forskere at et musembryo produsert kunstig ved fusjon av to sett med haploide kromosomer fra en mann aborterer systematisk, mens embryoer produsert ved fusjon av to haploide genomer fra en kvinne føder unge mennesker som normalt er proporsjonerte, men mye mindre enn normalt. Dette antyder at moder- og fadergenomet ikke spiller den samme rollen under utvikling. Slik ble ideen om avtrykk født. Forfatterne foreslår allerede, uten anelse om mekanismen som ville være i utgangspunktet, at avtrykket finner sted under gametogenesen hos foreldrene. Det ser da ut til at foreldrenes avtrykk er viktig for den normale utviklingen av et embryo. Det var noen år senere, tidlig på 1990-tallet, at de første genene som var underlagt foreldrenes avtrykk, ble oppdaget hos mus. Dette er IGF2 , en vekstfaktor. Forfatterne viser at effekten av en mutasjon på dette genet er asymmetrisk. Et embryo som arver den sunne allelen fra moren og den muterte allelen fra faren, vil ha et vekstunderskudd mens et embryo som arver den muterte allelen fra moren og den sunne allelen fra faren vil utvikle seg normalt. Dette antyder derfor at bare allelen til IGF2- genet arvet fra faren uttrykkes under utvikling hos mus. Oppdagelsen av andre gener påtrykt mus fulgte veldig raskt. I dag er det kjent at 151 gener er preget av foreldre hos mus, rundt 100 hos mennesker og et dusin angiospermer .
Foreldres avtrykk skyldes epigenetiske merker , det vil si kjemiske endringer i DNA som ikke påvirker kodningssekvensen. Imidlertid er disse endringene arvelige og kan endre uttrykksnivået for genetisk informasjon. Blant disse modifikasjonene er metylering av DNA, modifisering av histoner (metylering eller acetylering ) og posisjonering av nukleosomer . De viktigste epigenetiske merker som inngår i DNA fingerprinting i mus synes å være metyleringer på CpG holmen nivå (når cytosin og guanin- nukleotider er tilstøtende i den kodende sekvens), dvs. tilsetning av en metyl- gruppe (CH 3 ) på nivået av en cytosin . Enzymer som er involvert i metylering, demetylering og vedlikehold av metyleringer og derfor i innprentningsfenomenet er nå identifisert og er en del av familien av DNA-metyltransferaser (DNMT).
I seksuelt reproduserende organismer kan man generelt skille kjønnsceller , celler som deltar i seksuell reproduksjon, og somatiske celler , alle andre celler til et individ. Inntrykkmekanismene varierer generelt mellom disse to vevene. Mens somatiske celler gjennomgår endringer i deres epigenetiske markeringer tidlig i utviklingen, opprettholdes foreldrenes avtrykk vanligvis gjennom et individs liv. Det er i kimcellene, tvert imot at avtrykkmerkene er festet. Figuren motsatt viser foreldrenes avtrykkssyklus. Når kjønnsceller implanteres i kjønnsorganene og seksuell differensiering initieres (12,5 dager hos mus), slettes avtrykksmerkene som er arvet fra foreldrene. Differensiering av kjønn autoriserer deretter påføring av spesifikke merker, i samsvar med individets kjønn. Hos menn vil sædene bære forskjellige markeringer fra eggene til hunnene, og det er det som skaper fenomenet imprinting. De nye merkene festes i begynnelsen av differensieringen av kjønnscellene og derfor under utvikling. Tilordning av farlige merker finner sted i spermatogonia (trinn E17.5 i musens utvikling), disse cellene vil forbli inaktive til puberteten før de gjennomgår en serie mitoser og deretter meiose for å gi spermatozoa. Hos kvinner finner epigenetiske merker sted under veksten av primære oocytter.
Foreldrenes avtrykk fremstår raskt som et mysterium under utvikling. Faktisk, ved å slå av en kopi av et gen, er skadelige mutasjoner på den uttrykte kopien mer eksponert og kan føre til betydelige kondisjonskostnader . Foreldrenes avtrykk tilsvarer derfor å gi opp fordelene med diploidy for visse gener. Allerede før oppdagelsen av det første genet som ble utsatt for foreldrenes inntrykk, ble den første artikkelen som fokuserte på den evolusjonære historien til foreldrenes inntrykk publisert. Denne artikkelen fokuserer på utviklingen av foreldrenes avtrykk i blomstrende planter, men den utviklede teorien kan også brukes på pattedyr. Forfatterne foreslår faktisk at en konflikt mellom foreldrene kan være opprinnelsen til utviklingen av foreldrenes avtrykk. De antar at mengden ressurser er begrenset, men i planter, som hos pattedyr, gir mor fosteret ressurser under utvikling. Så morens interesse vil være å gi nok ressurser til sine avkom for å tillate henne å overleve og utvikle seg mens hun holder ressurser for fremtidige avkom. Faren derimot, spesielt i en polygyn befolkning , er ikke garantert far til fremtidens etterkommere av moren. For å øke hennes reproduksjons suksess, er det derfor i hennes interesse at hennes avkom er så motstandsdyktige som mulig og derfor tar så mange ressurser som mulig fra moren. I denne sammenhengen spår de at for et gen som bestemmer mengden ressurser som er tatt fra moren, blir kopien arvet fra moren fullstendig undertrykt og den arvet fra faren uttrykt til fulle.
Vi kan nå skille mellom tre hovedteorier for å forklare utviklingen av foreldrenes avtrykk:
Disse tre teoriene gir veldig nøyaktige spådommer om hvilke typer gener som kan bli utsatt for avtrykk, så vel som deres uttrykksmønster, men de eksperimentelle dataene som er tilgjengelige hittil er ennå ikke presise nok til å kunne bestemme mellom de forskjellige hypotesene. I alle fall er disse tre teoriene ikke eksklusive, og det er veldig sannsynlig at flere kan brukes samtidig. Noen forfattere skiller mellom den sterke teorien som gjør det mulig å forklare utseendet til avtrykket, samt vedlikehold og utvikling, og den svake teorien som bare gjør det mulig å forklare utviklingen. I henhold til prinsippet om parsimonium er det veldig sannsynlig at en enkelt teori er sterk og forklarer utseendet til foreldrenes avtrykk, men når fenomenet har dukket opp, kan forskjellige teorier sikkert forklare dens utvikling på forskjellige steder.