Pseudogenes funktioner och typer

De pseudogener de är allestädes närvarande och ganska rikliga sekvenser i genomerna hos levande varelser, från djur och växter till bakterier. Historiskt betraktades de som fossiler eller helt enkelt som "skräp-DNA".

Men idag är det känt att pseudogener har reglerande funktioner, och vissa kan till och med transkriberas till funktionellt RNA. Dess roll i reglering kan utföras genom tystnad eller bildning av små RNA eller genom förändringar i budbärar-RNA som kodar för ett visst protein..

I studier utförda på det mänskliga genomet har det uppskattats att det finns cirka 20 tusen pseudogener - ett antal som kan jämföras med sekvenserna som kodar för proteiner.

Vissa författare anser att det är svårt att skapa en gräns mellan en gen och en pseudogen, eftersom det vid vissa tillfällen inte är klart hur generna fungerar. Nuvarande kunskap om pseudogener är grund och det finns fortfarande många frågor angående ämnet..

Artikelindex

• 1 Vad är pseudogener?
• 2 Historia
• 3 funktioner
• 4 Typer av pseudogener
  • 4.1 Bearbetat och obearbetat
  • 4.2 Levande gener, fantom och döda pseudogener
• 5 Evolutionärt perspektiv
• 6 Referenser

Vad är pseudogener?

Pseudogener är kopior av vissa gener som har bristfälliga eller "skadade" sekvenser på grund av olika orsaker.

Dessa skador uppstår på grund av förändringar i läsramar eller för tidiga stoppkodon. De påminner dock strukturellt om olika aspekter av genen som härstammar från dem..

Pseudogener kan lokaliseras var som helst i genomet. Retrotranspositionsprocesser kan få dem att kluster ihop med deras paraloggen eller att sättas in på en avlägsen plats - även på en annan kromosom..

Berättelse

DNA är mer komplex än det verkar. Inte alla delar av det är proteinkodande. Det vill säga att inte alla regioner omvandlas till budbärar-RNA, som sedan översätts till en aminosyrasekvens - byggstenarna i proteiner..

Med sekvenseringen av det mänskliga genomet blev det mycket tydligt att endast en liten del (cirka 2%) kodar för proteiner. Biologer undrade omedelbart funktionen av denna enorma mängd DNA som verkar vara obetydlig.

Under många år ansågs allt DNA som inte kodade för proteiner eller icke-kodande DNA - felaktigt - som skräp-DNA.

Dessa regioner inkluderar transponerbara element, strukturella varianter, duplikatsegment, tandemupprepande sekvenser, konserverade icke-kodande element, funktionellt icke-kodande RNA, regulatoriska element och pseudogener..

Idag har termen skräp-DNA helt tappats ur litteraturen. Bevis har gjort det klart att pseudogener deltar som reglerande element i olika cellulära funktioner..

Den första rapporterade pseudogenen var 1977 i amfibie-DNA Xenopus laevis. Från det ögonblicket började olika pseudogener rapporteras, i olika organismer, inklusive växter och bakterier..

Funktioner

Som diskuterat är pseudogener långt ifrån inaktiva kopior av en annan gen. Nya studier stöder tanken att pseudogener fungerar som reglerande element i genomet, och ändrar deras "kusiner" som kodar för proteiner..

Dessutom kan flera pseudogener transkriberas till RNA, och vissa visar ett vävnadsspecifikt aktiveringsmönster..

Pseudogen-transkriptet kan bearbetas till små störande RNA som reglerar de kodande sekvenserna via RNAi.

En anmärkningsvärd upptäckt var att upptäcka att pseudogener kan reglera tumörundertryckare och vissa onkogener genom aktivering av specifika mikroRNA..

I detta värdefulla fynd noterades det att pseudogener ofta förlorar sin reglering under cancerprogression..

Detta faktum motiverar ytterligare undersökning av den verkliga omfattningen av pseudogenens funktion, för att få en bättre uppfattning om det invecklade regleringsnätverket där de är inblandade och för att använda denna information för medicinska ändamål..

Typer av pseudogener

Bearbetat och obearbetat

Pseudogener klassificeras i två breda kategorier: bearbetade och obearbetade. De senare är indelade i en underkategorisering i enheter och duplicerade pseudogener..

Pseudogener produceras av försämringen av gener som härstammar från duplicering under evolutionens gång. Dessa "försämringar" uppstår genom olika processer, vare sig det gäller punktmutationer, insättningar, raderingar eller förändringar i den öppna läsramen..

Förlust av produktivitet eller uttryck på grund av ovannämnda händelser resulterar i produktion av obearbetad pseudogen. De av enhetstypen är en enda kopia av en föräldragen som blir icke-funktionell.

Obehandlade pseudogener och dubbletter upprätthåller strukturen hos en gen, med introner och exoner. Däremot kommer bearbetade pseudogener från retrotranspositionshändelser.

Retrotransposition sker genom återintegrering av ett cDNA (komplementärt DNA, som är en omvänd kopia av ett budbärar-RNA-transkript) i ett visst område av genomet.

Den dubbelsträngade sekvensen för det bearbetade pseudogenet genereras av ett enkelsträngat RNA genererat av RNA-polymeras II..

Levande gener, fantom och döda pseudogener

En annan klassificering, föreslagen av Zheng och Gerstein, klassificerar gener som levande gener, spökpseudogener och döda pseudogener. Denna klassificering är baserad på genens funktionalitet och på "liv" och "död" av dessa..

Ur detta perspektiv är levande gener de gener som kodar för proteiner, och döda pseudogener är element i genomet som inte transkriberas..

Ett mellanliggande tillstånd består av fantom-pseudogener, som klassificeras i tre underkategorier: uttagen pseudogen, piggyback-pseudogen och döende pseudogen. exapted pseudogen, piggy-back pseudogen och döende pseudogen).

Evolutionärt perspektiv

Organismernas genom utvecklas också och gener har egenskapen att förändras och komma från de novo. Olika mekanismer förmedlar dessa processer, inklusive genduplicering, genfusion och fission, lateral genöverföring etc..

När en gen har sitt ursprung representerar den en utgångspunkt för evolutionära krafter att agera..

Genduplicering ger en kopia där generellt den ursprungliga genen behåller sin funktion och kopian - som inte är under selektivt tryck för att upprätthålla nämnda initiala funktion - kan fritt mutera och ändra funktion.

Alternativt kan den nya genen muteras på ett sådant sätt att den blir en pseudogen och förlorar sin funktion..

Referenser

1. Groen, J. N., Capraro, D., & Morris, K. V. (2014). Den framväxande rollen för pseudogen uttryckte icke-kodande RNA i cellulära funktioner. Den internationella tidskriften för biokemi & cellbiologi, 54, 350-355.
2. Pink, R. C., Wicks, K., Caley, D. P., Punch, E. K., Jacobs, L., & Carter, D. R. F. (2011). Pseudogener: pseudofunktionella eller nyckelregulatorer inom hälsa och sjukdom?. Rna, 17(5), 792-798.
3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, W. J., & Pandolfi, P. P. (2010). En kodningsoberoende funktion av gen- och pseudogen-mRNA reglerar tumörbiologi. Natur, 465(7301), 1033.
4. Tutar Y. (2012). Pseudogener. Jämförande och funktionell genomik, 2012, 424526.
5. Zheng, D., & Gerstein, M. B. (2007). Den tvetydiga gränsen mellan gener och pseudogener: de döda stiger upp, eller gör de det?. Trender inom genetik, 2. 3(5), 219-224.