Pseudogenes funktioner og typer



den pseudogener de er allestedsnærværende og temmelig rigelige sekvenser i genomerne af levende væsener, fra dyr og planter til bakterier. Historisk blev de betragtet som fossiler eller simpelthen som "junk DNA".

I dag er det imidlertid kendt, at pseudogener har regulerende funktioner, og nogle kan endda transkriberes til et funktionelt RNA. Dets rolle i regulering kan udføres ved at tyde eller dannelse af små RNA'er eller ved ændringer i messenger RNA, der koder for et bestemt protein.

I undersøgelser med det humane genom, er det blevet anslået, at der er omkring 20.000 pseudogener - antal sammenlignelige med de sekvenser, der koder proteiner.

Nogle forfattere anser vanskeligt at etablere en grænse mellem et gen og pseudogen fordi nogle gange ikke-funktionelle gener er uklar. Den nuværende viden om pseudogener er lav, og der er stadig mange spørgsmål vedrørende emnet.

indeks

  • 1 Hvad er pseudogener?
  • 2 historie
  • 3 funktioner
  • 4 Typer af pseudogener
    • 4.1 Forarbejdet og uforarbejdet
    • 4.2 Levende gener, fantom og døde pseudogener
  • 5 Evolutionært perspektiv
  • 6 referencer

Hvad er pseudogener?

Pseudogener er kopier af bestemte gener, der har mangelfulde eller "beskadigede" sekvenser af forskellige årsager.

Disse skader opstår som følge af ændringer i læserammer eller tidlige stopkodoner. Du kan dog huske strukturelt i flere aspekter af genet, der stammer fra dem.

Pseudogener kan lokaliseres hvor som helst i genomet. Retrotranspositionsprocesserne kan få dem til at grupperes ved siden af ​​deres paraloggen eller indsættes i et fjernt sted - selv i et andet kromosom.

historie

DNA er mere komplekst end det ser ud til. Ikke alle dele af det er proteinkoding. Det vil sige, ikke alle regioner bliver en messenger RNA, som derefter oversættes til en sekvens af aminosyrer - byggestenene af proteiner.

Ved sekventeringen af ​​det humane genom blev det meget klart, at kun en lille del (ca. 2%) koder for proteiner. Øjeblikket undrede biologerne funktionen af ​​denne enorme mængde DNA, der tilsyneladende var ubetydelig.

I mange år blev alt DNA, der ikke koder for proteiner, eller ikke-kodende DNA, betragtet - forkert - som junk-DNA.

Disse regioner omfatter transponeringselementer, strukturelle varianter, duplikatsegmenter, gentagne sekvenser i tandem, konserverede ikke-kodende elementer, ikke-kodende funktionelt RNA, regulatoriske elementer og pseudogener.

I dag er udtrykket junk DNA helt bortkastet fra litteraturen. Bevis har gjort det klart, at pseudogener deltager som regulerende elementer af forskellige cellulære funktioner.

Den første pseudogen blev rapporteret i 1977 i DNA fra amfibie Xenopus laevis. Fra det øjeblik begyndte forskellige pseudogener at blive rapporteret i forskellige organismer, herunder planter og bakterier.

funktioner

Som diskuteret er pseudogener langt fra at være inaktive kopier af et andet gen. Nylige undersøgelser understøtter ideen om, at pseudogener fungerer som regulerende elementer i genomet, modificerer deres "fætre", der koder for proteiner.

Derudover kan flere pseudogener blive transkriberet i RNA, og nogle viser et specifikt aktiveringsmønster af hvert væv.

Transkriptionen af ​​pseudogenet kan behandles til små interfererende RNA'er, der regulerer de kodende sekvenser via RNAi.

En bemærkelsesværdig opdagelse var at finde ud af, at pseudogener er i stand til at regulere tumor suppressorer og visse onkogener ved at aktivere specifikke mikroRNA'er.

I dette værdifulde fund blev det bemærket, at pseudogener ofte mister deres regulering under kræftprogression.

Denne kendsgerning berettiger en dybere undersøgelse af det sande omfang af pseudogenes funktion, for at få en bedre ide om det indviklede regulatoriske netværk, som de er involveret i, og at bruge disse oplysninger til medicinske formål..

Typer af pseudogener

Behandlet og ikke behandlet

Pseudogener er klassificeret i to brede kategorier: forarbejdet og uforarbejdet. Sidstnævnte er opdelt i en underkategorisering i enheds- og duplikatpseudogener.

Pseudogener er produceret af forværringen af ​​gener, der stammer fra overlapning i løbet af evolutionen. Disse "forringelser" forekommer gennem forskellige processer, uanset om der er punktmutationer, indsætninger, sletninger eller ændringer i den åbne læseramme.

Tabet af produktivitet eller udtryk som følge af de ovennævnte hændelser oversætter til produktion af ubearbejdet pseudogen. De af enhedstypen er en enkelt kopi af et overordnet gen, som bliver ikke-funktionelt.

De uforarbejdede pseudogener og duplikaterne opretholder strukturen af ​​et gen med introner og exoner. I modsætning hertil stammer de behandlede pseudogener fra retrotranspositionshændelser.

Retrotransposition sker ved reintegration af et cDNA (komplementært DNA, som er en omvendt kopi af et messenger-RNA-transkript) til et bestemt område af genomet.

Den dobbeltstrengede sekvens af den behandlede pseudogen genereres af et enkeltstreng-RNA frembragt af RNA-polymerase II.

Levende gener, spøgelsespseudogener og døde

En anden klassificering foreslået af Zheng og Gerstein, klassificerer gener som levende gener, pseudogener og pseugenes døde spøgelser. Denne klassifikation er baseret på genets funktionalitet, og på "liv" og "død" af disse.

I dette perspektiv de levende gener er generne kodende for proteiner, og døde pseudogener er elementer i genomet transskriberede.

En mellemliggende tilstand består af phantom pseudogenes, som er klassificeret i tre underkategorier: ekspanderet pseudogen, pseudogen piggyback og døende pseudogen (fra engelsk eksakte pseudogene, piggy-back pseudogene og døende pseudogene).

Evolutionært perspektiv

Genomerne af organismer udvikler sig også, og gener har egenskaben til at ændre og stamme de novo. Forskellige mekanismer medierer disse processer, blandt andet gen-duplikering, fusion og genfission, lateral overførsel af gener osv..

Når et gen er opstået, repræsenterer det et udgangspunkt, så de evolutionære kræfter kan fungere.

Gen-duplikering stammer fra en kopi, hvor det oprindelige gen bevarer sin funktion, og kopien - som ikke er under det selektive tryk for at opretholde den oprindelige funktion - kan mutere frit og ændre funktion.

Alternativt kan det nye gen mutere på en sådan måde, at det ender med at være en pseudogen og mister sin funktion.

referencer

  1. Groen, J. N., Capraro, D., & Morris, K. V. (2014). Den fremvoksende rolle pseudogene ikke-kodende RNA'er i cellulære funktioner. Det internationale tidsskrift for biokemi og cellebiologi, 54, 350-355.
  2. Pink, R.C., Wicks, K., Caley, D.P., Punch, E.K., Jacobs, L., & Carter, D.R. F. (2011). Pseudogener: pseudo-funktionelle eller nøgle regulatorer i sundhed og sygdom?. rna, 17(5), 792-798.
  3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, W.J., & Pandolfi, P.P. (2010). En kodningsuafhængig funktion af gen og pseudogene mRNA regulerer tumorbiologi. natur, 465(7301), 1033.
  4. Tutar Y. (2012). pseudogener. Sammenligning og funktionel genomik, 2012, 424.526.
  5. Zheng, D., & Gerstein, M. B. (2007). Den tvetydige grænse mellem gener og pseudogener: de døde stiger op, eller gør de?. Trends in Genetics, 23(5), 219-224.