Funkcije i tipovi pseudogena



pseudogeni to su sveprisutne i prilično obilne sekvence u genomima živih bića, od životinja i biljaka do bakterija. Povijesno gledano, smatrani su fosilima ili jednostavno "junk DNA".

Međutim, danas je poznato da pseudogeni imaju regulatorne funkcije, a neke čak mogu biti transkribirane u funkcionalnu RNA. Njegova uloga u regulaciji može se izvršiti utišavanjem ili stvaranjem malih RNA ili promjenom RNA glasnika koja kodira za određeni protein.

U istraživanjima provedenim u ljudskom genomu, procijenjeno je da postoji oko 20 tisuća pseudogena - broj usporediv s sekvencama koje kodiraju proteine.

Neki autori smatraju da je teško utvrditi granicu između gena i pseudogena, jer u nekim slučajevima nefunkcionalnost gena nije jasna. Sadašnje znanje o pseudogenima je plitko i još uvijek postoje mnoga pitanja vezana uz temu.

indeks

  • 1 Što su pseudogeni?
  • 2 Povijest
  • 3 Funkcije
  • 4 Vrste pseudogena
    • 4.1 Obrađeno i neobrađeno
    • 4.2 Živi geni, fantomski i mrtvi pseudogeni
  • 5 Evolucijska perspektiva
  • 6 Reference

Što su pseudogeni?

Pseudogeni su kopije određenih gena koji imaju nedostatne ili "oštećene" sekvence iz različitih razloga.

Ta oštećenja nastaju zbog promjena u okvirima čitanja ili prijevremenim stop kodonima. Međutim, strukturno se sjećate nekoliko aspekata gena koji ih je stvorio.

Pseudogeni se mogu nalaziti bilo gdje u genomu. Procesi retrotranspozicije mogu uzrokovati da budu grupirani u susjedstvu s njihovim paralognim genom ili da budu umetnuti na udaljenom mjestu - čak iu drugom kromosomu.

povijest

DNA je složenija nego što se čini. Nisu svi dijelovi nje kodirani proteinima. To jest, nisu sve regije postale RNA za glasnike, koja se zatim prevodi u niz aminokiselina - građevnih blokova proteina.

Uz sekvenciranje ljudskog genoma, postalo je vrlo jasno da samo mali dio (oko 2%) kodira proteine. Biolozi su se odmah zapitali je li funkcija ove ogromne količine DNK, očito, bila nevažna.

Dugi niz godina, sva DNA koja nije kodirala za proteine, ili nekodirajući DNA, smatrana je - pogrešno - junk DNA.

Ove regije uključuju transpozitivne elemente, strukturne varijante, duple segmente, ponovljene sekvence u tandemu, konzervirane nekodirajuće elemente, nekodirajuće funkcionalne RNA, regulatorne elemente i pseudogene.

Danas je izraz junk DNA potpuno odbačen iz literature. Dokazi su pokazali da pseudogeni sudjeluju kao regulatorni elementi različitih staničnih funkcija.

Prvi pseudogen je objavljen 1977. godine u DNK vodozemaca Xenopus laevis. Od tog trenutka počeli su se javljati različiti pseudogeni u različitim organizmima, uključujući biljke i bakterije.

funkcije

Kao što je raspravljeno, pseudogeni su daleko od toga da budu neaktivne kopije drugog gena. Nedavne studije podupiru ideju da pseudogeni djeluju kao regulatorni elementi u genomu, mijenjajući svoje "rođake" koji kodiraju proteine.

Osim toga, nekoliko pseudogena može biti prepisano u RNA, a neki pokazuju specifičan aktivacijski obrazac svakog tkiva.

Transkript pseudogena može se preraditi u male interferirajuće RNA koje reguliraju kodirajuće sekvence preko RNAi.

Izvanredno otkriće bilo je da su pseudogeni sposobni regulirati tumorske supresore i određene onkogene, aktivirajući specifične mikroRNA.

U ovom vrijednom nalazu uočeno je da pseudogeni često gube svoju regulaciju tijekom napredovanja raka.

Ta činjenica opravdava dublje istraživanje pravog djelokruga funkcije pseudogena, bolje razumijevanje zamršene regulatorne mreže u koju su uključeni i korištenje tih informacija u medicinske svrhe..

Vrste pseudogena

Obrađeno i neobrađeno

Pseudogeni su podijeljeni u dvije široke kategorije: obrađene i neprerađene. Potonji su podijeljeni u podkategorizaciju u jedinstven i duplikat pseudogena.

Pseudogeni nastaju pogoršanjem gena koji su nastali dupliciranjem tijekom evolucije. Ova "oštećenja" nastaju kroz različite procese, bilo da su točke mutacije, umetanja, brisanja ili promjene u otvorenom okviru čitanja.

Gubitak produktivnosti ili ekspresije zbog gore spomenutih događaja pretvara se u proizvodnju neprerađenog pseudogena. One jedinice tipa su jedna kopija roditeljskog gena koji postaje nefunkcionalan.

Neprerađeni pseudogeni i duplikati održavaju strukturu gena s intronima i egzonima. Nasuprot tome, obrađeni pseudogeni potječu iz događaja retrotranspozicije.

Retrotranspozicija se događa reintegracijom cDNA (komplementarne DNA, koja je reverzna kopija transkripta RNA glasnika) u određeno područje genoma.

Dvo-lančana sekvenca obrađenog pseudogena generira se pomoću RNK-a s jednom niti iz RNA-polimeraze II.

Živi geni, pseudogeni duhovi i mrtvi

Druga klasifikacija, koju su predložili Zheng i Gerstein, klasificira gene kao žive gene, pseudogene i mrtve pseudogene. Ova klasifikacija se temelji na funkcionalnosti gena, te na "životu" i "smrti" tih gena.

Pod tom perspektivom, živi geni su geni koji kodiraju proteine, a mrtvi pseudogeni su elementi u genomu koji nisu transkribirani.

Srednje stanje sastoji se od fantomskih pseudogena, koji se razvrstavaju u tri podkategorije: pseudogeni, pseudogeni i umirući pseudogeni (s engleskog jezika). pseudogena, pseudogena prasadi i umirućeg pseudogena).

Evolucijska perspektiva

Genomi organizama također evoluiraju i geni imaju svojstvo da se mijenjaju i potječu de novo. Različiti mehanizmi posreduju u tim procesima, među kojima su umnožavanje gena, fuzija i dijeljenje gena, lateralni prijenos gena itd..

Jednom kada je gen nastao, on predstavlja polaznu točku tako da evolucijske sile mogu djelovati.

Umnožavanje gena potječe od kopije gdje, općenito, izvorni gen zadržava svoju funkciju, a kopija - koja nije pod selektivnim pritiskom održavanja te početne funkcije - može slobodno mutirati i promijeniti funkciju.

Alternativno, novi gen može mutirati na takav način da završi kao pseudogen i izgubi svoju funkciju.

reference

  1. Groen, J.N., Capraro, D., & Morris, K. V. (2014). Uloga pseudogena nekodirajućih RNA u staničnim funkcijama. Međunarodni časopis za biokemiju i biologiju stanica, 54, 350-355.
  2. Pink, R.C., Wicks, K., Caley, D.P., Punch, E.K., Jacobs, L., & Carter, D.R.F (2011). Pseudogeni: pseudo-funkcionalni ili ključni regulatori zdravlja i bolesti?. RNA, 17(5), 792-798.
  3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, W.J., & Pandolfi, P.P. (2010). Kodirajuća neovisna funkcija gena i pseudogene mRNA regulira biologiju tumora. priroda, 465(7301), 1033.
  4. Tutar Y. (2012). pseudogeni. Komparativna i funkcionalna genomika, 2012, 424526.
  5. Zheng, D., & Gerstein, M. B. (2007). Nejasna granica između gena i pseudogena: mrtvi se dižu ili to čine?. Trendovi u genetici, 23(5), 219-224.