Pseudogene funkcije in vrste



The pseudogeni so povsod in precej obilno zaporedje v genomih živih bitij, od živali in rastlin do bakterij. Zgodovinsko gledano so bili obravnavani kot fosili ali preprosto kot "junk DNA".

Danes pa je znano, da imajo pseudogeni regulatorne funkcije, nekatere pa se lahko tudi prepišejo v funkcionalno RNA. Njegova vloga pri regulaciji se lahko izvede z utišanjem ali nastajanjem majhnih RNA ali s spremembami v RNA, ki kodira določeno beljakovino..

V študijah, opravljenih v človeškem genomu, je bilo ocenjeno, da obstaja približno 20 tisoč pseudogenov - število, primerljivo s sekvencami, ki kodirajo beljakovine.

Nekateri avtorji menijo, da je težko določiti mejo med genom in psevdogenom, ker v nekaterih primerih nefunkcionalnost genov ni jasna. Sedanje znanje o psevdogenih je plitvo in še vedno ostaja veliko vprašanj.

Indeks

  • 1 Kaj so psevdogeni?
  • 2 Zgodovina
  • 3 Funkcije
  • 4 Vrste psevdogenov
    • 4.1 Predelane in nepredelane
    • 4.2 Živi geni, fantomski in mrtvi pseudogeni
  • 5 Evolucijska perspektiva
  • 6 Reference

Kaj so psevdogeni?

Pseudogeni so kopije določenih genov, ki imajo pomanjkljive ali "poškodovane" sekvence iz različnih razlogov.

Te poškodbe nastanejo zaradi sprememb v bralnih okvirjih ali prezgodnjih stop kodonih. Vendar se spomnite strukturno na več vidikov gena, ki jih je ustvaril.

Pseudogeni se lahko nahajajo kjerkoli v genomu. Procesi retrotranspozicije lahko povzročijo, da so združeni v sosednji paralogni geni ali pa se vstavijo na oddaljeno lokacijo - celo v drugem kromosomu.

Zgodovina

DNA je bolj zapletena, kot se zdi. Ni vse odseke v njem kodirajo beljakovine. To pomeni, da vse regije ne postanejo prenosna RNA, ki se nato prevede v zaporedje aminokislin - gradnikov proteinov.

S sekvenciranjem človeškega genoma je postalo zelo jasno, da za beljakovine šteje le majhen delež (okoli 2%). Biologi so se takoj spraševali, kako pomembna je ta ogromna količina DNK, ki očitno ni bila pomembna.

Dolga leta se je celotna DNK, ki ni kodirala za beljakovine, ali nekodirajoča DNA, štela - napačno - kot junk DNA.

Te regije vključujejo prenosljive elemente, strukturne variante, podvojene segmente, ponovljena zaporedja v tandemu, ohranjeni nekodirajoči elementi, nekodirajoče funkcionalne RNA, regulatorne elemente in psevdogene..

Danes je bil izraz junk DNA popolnoma izločen iz literature. Dokazi so pokazali, da pseudogeni sodelujejo kot regulativni elementi različnih celičnih funkcij.

Prvi pseudogen je bil leta 1977 v DNK dvoživke Xenopus laevis. Od tega trenutka so se začeli poročati o različnih pseudogenih v različnih organizmih, vključno z rastlinami in bakterijami.

Funkcije

Kot smo že omenili, pseudogeni še zdaleč niso neaktivni kopiji drugega gena. Nedavne študije podpirajo zamisel, da pseudogeni delujejo kot regulativni elementi v genomu in spreminjajo svoje "bratrance", ki kodirajo beljakovine..

Poleg tega lahko v RNA pride do transkripcije več pseudogenov, nekateri pa kažejo specifični aktivacijski vzorec vsakega tkiva.

Transkript pseudogena lahko obdelamo v majhne interferenčne RNA, ki regulirajo kodirne sekvence preko RNAi.

Izjemno odkritje je bilo ugotoviti, da so pseudogeni sposobni uravnavati tumorske supresorje in nekatere onkogene, z aktiviranjem specifičnih mikroRNA..

V tej dragoceni ugotovitvi je bilo ugotovljeno, da pseudogeni pogosto izgubijo svojo regulacijo med napredovanjem raka.

To dejstvo upravičuje poglobljeno raziskavo pravega obsega funkcije pseudogena, boljšo predstavo zapletenega regulativnega omrežja, v katerega so vključeni, in uporabo teh informacij za medicinske namene..

Vrste psevdogenov

Predelano in neobdelano

Pseudogeni so razvrščeni v dve široki kategoriji: predelani in nepredelani. Slednji se delijo na podkategorizacijo v enotne in dvojne pseudogene.

Pseudogene nastajajo zaradi poslabšanja genov, ki so nastali zaradi podvajanja med evolucijo. Te "okvare" se pojavljajo z različnimi procesi, bodisi s točkastimi mutacijami, vstavki, izbrisi ali spremembami v odprtem bralnem okviru.

Izguba produktivnosti ali izražanje zaradi zgoraj omenjenih dogodkov pomeni proizvodnjo nepredelanega pseudogena. Tiste vrste enote so ena kopija starševskega gena, ki postane nefunkcionalna.

Nepredelani pseudogeni in dvojniki vzdržujejo strukturo gena z introni in eksoni. Nasprotno pa predelani pseudogeni izvirajo iz dogodkov retrotranspozicije.

Retrotranspozicija se pojavi z reintegracijo cDNA (komplementarne DNA, ki je povratna kopija transkripta RNA sporočil) v določeno področje genoma..

Dvojno verižna sekvenca predelanega pseudogena nastane z enojno verigo RNA, ki jo generira RNA polimeraza II..

Živi geni, psevdogeni duhovi in ​​mrtvi

Druga klasifikacija, ki so jo predlagali Zheng in Gerstein, razvršča gene kot žive gene, psevdogene fantome in mrtve pseudogene. Ta klasifikacija temelji na funkcionalnosti gena in na "življenju" in "smrti" teh genov.

Pod to perspektivo so živi geni geni, ki kodirajo za beljakovine, mrtvi pseudogeni pa so elementi v genomu, ki niso prepisani.

Vmesno stanje je sestavljeno iz fantomskih psevdogenov, ki so razvrščeni v tri podkategorije: pseudogeni, pseudogeni in umirajoči pseudogeni (iz angleščine). zahtevan pseudogen, psevdogeni prasec in umirajoči pseudogen).

Evolucijska perspektiva

Tudi genomi organizmov se razvijajo in geni imajo lastnost, da se spreminjajo in izvirajo de novo. Ti procesi posredujejo različni mehanizmi, med njimi podvajanje gena, fuzija in delitev genov, lateralni prenos genov itd..

Ko nastane gen, predstavlja izhodišče, da lahko evolucijske sile delujejo.

Podvajanje genov izvira iz kopije, kjer na splošno izvirni gen ohrani svojo funkcijo in kopija - ki ni pod selektivnim pritiskom ohranjanja te začetne funkcije - lahko prosto mutira in spremeni funkcijo..

Alternativno lahko novi gen mutira tako, da postane pseudogen in izgubi svojo funkcijo.

Reference

  1. Groen, J.N., Capraro, D., in Morris, K. V. (2014). Nastajajoča vloga psevdogenih nekodirajočih RNA v celičnih funkcijah. Mednarodni dnevnik biokemije in celične biologije, 54, 350-355.
  2. Pink, R.C., Wicks, K., Caley, D.P., Punch, E.K., Jacobs, L., & Carter, D.R.F (2011). Pseudogeni: psevdofunkcionalni ali ključni regulatorji zdravja in bolezni?. Rna, 17(5), 792-798.
  3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, W.J., & Pandolfi, P.P. (2010). Kodirno neodvisna funkcija genske in pseudogene mRNA regulira biologijo tumorja. Narava, 465(7301), 1033.
  4. Tutar Y. (2012). Pseudogeni. Primerjalna in funkcionalna genomika, 2012, 424526.
  5. Zheng, D., in Gerstein, M. B. (2007). Nejasna meja med geni in psevdogeni: mrtvi se dvignejo ali pa jih?. Trendi v genetiki, 23(5), 219-224.