Pseudogenes funksjoner og typer

De pseudogener de er allestedsnærværende og ganske mange sekvenser i genomene til levende vesener, fra dyr og planter til bakterier. Historisk sett ble de ansett som fossiler eller ganske enkelt som "søppel-DNA".

Imidlertid er det i dag kjent at pseudogener har regulatoriske funksjoner, og noen kan til og med transkriberes til funksjonelt RNA. Dens rolle i regulering kan utføres gjennom demping eller dannelse av små RNA eller gjennom endringer i messenger RNA som koder for et bestemt protein..

I studier utført på det menneskelige genomet, er det blitt anslått at det er omtrent 20 tusen pseudogener - et tall som kan sammenlignes med sekvensene som koder for proteiner.

Enkelte forfattere anser det som vanskelig å etablere en grense mellom et gen og et pseudogen, siden det ved noen anledninger ikke er funksjonaliteten til gener. Nåværende kunnskap om pseudogener er grunne, og det er fortsatt mange spørsmål angående emnet..

Artikkelindeks

• 1 Hva er pseudogener?
• 2 Historie
• 3 funksjoner
• 4 Typer av pseudogener
  • 4.1 Behandlet og ubehandlet
  • 4.2 Levende gener, fantom og døde pseudogener
• 5 Evolusjonsperspektiv
• 6 Referanser

Hva er pseudogener?

Pseudogener er kopier av visse gener som har mangelfull eller "skadet" sekvens, på grunn av forskjellige årsaker.

Disse skadene oppstår på grunn av endringer i leserammer eller for tidlige stoppkoder. Imidlertid minner de strukturelt om forskjellige aspekter av genet som stammer fra dem..

Pseudogener kan være lokalisert hvor som helst i genomet. Retrotransposisjonsprosesser kan føre til at de klynger seg ved siden av paraloggenet, eller blir satt inn på et fjernt sted - selv på et annet kromosom..

Historie

DNA er mer komplekst enn det ser ut til. Ikke alle deler av den er proteinkodende. Det vil si at ikke alle regioner blir omdannet til messenger RNA, som deretter blir oversatt til en aminosyresekvens - byggesteinene til proteiner..

Med sekvenseringen av det menneskelige genomet ble det veldig klart at bare en liten del (ca. 2%) koder for proteiner. Biologer lurte øyeblikkelig på funksjonen til denne enorme mengden DNA som ser ut til å være uviktig.

I mange år ble alt DNA som ikke kodet for proteiner, eller ikke-kodende DNA, ansett - feilaktig - som søppel-DNA.

Disse regionene inkluderer transponerbare elementer, strukturelle varianter, duplikatsegmenter, tandem-gjentakende sekvenser, konserverte ikke-kodende elementer, funksjonell ikke-kodende RNA, regulatoriske elementer og pseudogener..

I dag er begrepet søppel-DNA helt droppet fra litteraturen. Bevis har gjort det klart at pseudogener deltar som regulatoriske elementer i forskjellige mobilfunksjoner..

Det første rapporterte pseudogenet var i 1977 i amfibie-DNA Xenopus laevis. Fra det øyeblikket begynte forskjellige pseudogener å bli rapportert, i forskjellige organismer, inkludert planter og bakterier..

Funksjoner

Som diskutert, er pseudogener langt fra inaktive kopier av et annet gen. Nyere studier støtter ideen om at pseudogener fungerer som regulatoriske elementer i genomet, og endrer deres "fettere" som koder for proteiner..

I tillegg kan flere pseudogener transkriberes til RNA, og noen viser et vevsspesifikt aktiveringsmønster..

Pseudogen-transkripsjonen kan behandles til små interfererende RNA-er som regulerer de kodende sekvensene via RNAi.

En bemerkelsesverdig oppdagelse var å finne at pseudogener er i stand til å regulere tumorundertrykkere og visse onkogener, gjennom aktivering av spesifikke microRNA..

I dette verdifulle funnet ble det bemerket at pseudogener ofte mister reguleringen under kreftprogresjon..

Dette faktum garanterer videre undersøkelse av det virkelige omfanget av pseudogenets funksjon, for å få et bedre inntrykk av det intrikate reguleringsnettverket de er involvert i, og for å bruke denne informasjonen til medisinske formål..

Typer av pseudogener

Behandlet og ubehandlet

Pseudogener er klassifisert i to brede kategorier: behandlet og ubehandlet. Sistnevnte er delt inn i en underkategorisering i enhet og dupliserte pseudogener..

Pseudogener produseres ved forverring av gener som stammer fra duplisering i løpet av evolusjonen. Disse "svekkelsene" oppstår ved forskjellige prosesser, det være seg punktmutasjoner, innsettinger, slettinger eller endringer i den åpne leserammen..

Tap av produktivitet eller uttrykk på grunn av de nevnte hendelsene resulterer i produksjon av ubehandlet pseudogen. De av enhetstypen er en enkelt kopi av et foreldrenet som ikke blir funksjonelt.

Ubearbeidede pseudogener og duplikater opprettholder strukturen til et gen, med introner og eksoner. I kontrast kommer bearbeidede pseudogener fra retrotransposisjonshendelser.

Retrotransposisjon skjer ved reintegrering av et cDNA (komplementært DNA, som er en omvendt kopi av et messenger RNA-transkript) i et bestemt område av genomet.

Den dobbeltstrengede sekvensen til det bearbeidede pseudogenet genereres av et enkeltstrenget RNA generert av RNA-polymerase II..

Levende gener, fantom og døde pseudogener

En annen klassifisering, foreslått av Zheng og Gerstein, klassifiserer gener som levende gener, spøkelsespseudogener og døde pseudogener. Denne klassifiseringen er basert på genets funksjonalitet, og på "livet" og "døden" til disse..

Fra dette perspektivet er levende gener genene som koder for proteiner, og døde pseudogener er elementer i genomet som ikke transkriberes..

En mellomtilstand består av fantom-pseudogener, som er klassifisert i tre underkategorier: uthugget pseudogen, piggyback-pseudogen og døende pseudogen. bortkjørt pseudogen, piggy-back pseudogen og døende pseudogen).

Evolusjonært perspektiv

Organismenes genomer utvikler seg også, og gener har egenskapen til å endre seg og oppstå de novo. Ulike mekanismer formidler disse prosessene, inkludert genduplisering, genfusjon og fisjon, lateral genoverføring, etc..

Når et gen har sitt utspring, representerer det et utgangspunkt for evolusjonære krefter til å handle..

Genduplisering produserer en kopi der generelt det opprinnelige genet beholder sin funksjon, og kopien - som ikke er under selektivt trykk for å opprettholde nevnte opprinnelige funksjon - kan fritt mutere og endre funksjon.

Alternativt kan det nye genet mutere på en slik måte at det ender opp med å være et pseudogen og mister sin funksjon..

Referanser

1. Groen, J. N., Capraro, D., & Morris, K. V. (2014). Den nye rollen som pseudogen uttrykte ikke-kodende RNA i cellulære funksjoner. Det internasjonale tidsskriftet for biokjemi 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: pseudofunksjonelle eller sentrale regulatorer innen helse og sykdom?. Rna, 17(5), 792-798.
3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, W. J., & Pandolfi, P. P. (2010). En kodingsuavhengig funksjon av gen- og pseudogen-mRNA regulerer tumorbiologi. Natur, 465(7301), 1033.
4. Tutar Y. (2012). Pseudogener. Sammenlignende og funksjonell genomikk, 2012, 424526.
5. Zheng, D., og Gerstein, M. B. (2007). Den tvetydige grensen mellom gener og pseudogener: de døde reiser seg, eller gjør de det?. Trender innen genetikk, 2. 3(5), 219-224.