Funkcie a typy pseudogénov



pseudogeny sú všadeprítomné a dosť hojné sekvencie v genómoch živých bytostí, od zvierat a rastlín až po baktérie. Historicky boli považované za skameneliny alebo jednoducho za "junk DNA"..

Dnes je však známe, že pseudogény majú regulačné funkcie a niektoré môžu byť dokonca transkribované do funkčnej RNA. Jeho úloha v regulácii sa môže uskutočniť umlčaním alebo tvorbou malých RNA alebo zmenami v mediátorovej RNA, ktorá kóduje určitý proteín..

V štúdiách vykonaných v ľudskom genóme sa odhaduje, že existuje asi 20 tisíc pseudogénov - počet porovnateľný so sekvenciami, ktoré kódujú proteíny.

Niektorí autori považujú za ťažké stanoviť limit medzi génom a pseudogénom, pretože v niektorých prípadoch nie je nefunkčnosť génov jasná. Súčasné poznatky o pseudogénoch sú plytké a stále existuje mnoho otázok týkajúcich sa tejto problematiky.

index

  • 1 Čo sú pseudogény?
  • 2 História
  • 3 Funkcie
  • 4 Typy pseudogénov
    • 4.1 Spracované a nespracované
    • 4.2 Živé gény, fantóm a mŕtve pseudogény
  • 5 Evolučná perspektíva
  • 6 Referencie

Čo sú to pseudogény?

Pseudogény sú kópie určitých génov, ktoré majú z rôznych dôvodov deficientné alebo "poškodené" sekvencie.

K týmto škodám dochádza v dôsledku zmien čítacích rámcov alebo predčasných stop kodónov. Štruktúrne si však pamätáte na niekoľko aspektov génu, ktorý ich vytvoril.

Pseudogény môžu byť umiestnené kdekoľvek v genóme. Procesy retrotranspozície môžu spôsobiť ich zoskupenie v blízkosti ich paralogového génu, alebo ich vloženie do vzdialeného miesta - dokonca aj v inom chromozóme.

histórie

DNA je zložitejšia, ako sa zdá. Nie všetky jeho časti sú proteínové kódovanie. To znamená, že nie všetky regióny sa stávajú mediátorovou RNA, ktorá je potom preložená do sekvencie aminokyselín - stavebných blokov proteínov.

So sekvenovaním ľudského genómu sa ukázalo, že len malá časť (asi 2%) kóduje proteíny. Biológovia sa okamžite zamysleli nad funkciou tohto obrovského množstva DNA, ktoré zjavne nebolo dôležité.

Po mnoho rokov bola všetka DNA, ktorá nekódovala proteíny alebo nekódujúca DNA, považovaná za nesprávnu DNA.

Tieto oblasti zahŕňajú transponovateľné elementy, štruktúrne varianty, duplicitné segmenty, opakované sekvencie v tandeme, konzervované nekódujúce elementy, nekódujúcu funkčnú RNA, regulačné elementy a pseudogény.

V dnešnej dobe je termín nevyžiadaná DNA z literatúry úplne vyradený. Dôkazy jasne ukázali, že pseudogény sa zúčastňujú ako regulačné prvky rôznych bunkových funkcií.

Prvý zaznamenaný pseudogén bol v roku 1977 v DNA obojživelníka Xenopus laevis. Od tohto momentu sa začali hlásiť rôzne pseudogény v rôznych organizmoch, vrátane rastlín a baktérií.

funkcie

Ako bolo uvedené, pseudogény nie sú ani zďaleka inaktívnymi kópiami iného génu. Nedávne štúdie podporujú myšlienku, že pseudogény pôsobia ako regulačné prvky v genóme, pričom modifikujú ich „bratrancov“, ktorí kódujú proteíny..

Okrem toho, niekoľko pseudogénov môže byť transkribovaných v RNA a niektoré vykazujú špecifický aktivačný vzor každého tkaniva.

Transkript pseudogénu môže byť spracovaný na malé interferujúce RNA, ktoré regulujú kódujúce sekvencie prostredníctvom RNAi.

Pozoruhodným objavom bolo zistenie, že pseudogény sú schopné regulovať supresory nádorov a určité onkogény aktiváciou špecifických mikroRNA..

V tomto hodnotnom zistení sa zistilo, že pseudogény často strácajú svoju reguláciu počas progresie rakoviny.

Táto skutočnosť odôvodňuje hlbšie skúmanie skutočného rozsahu funkcie pseudogénu, lepšiu predstavu o zložitej regulačnej sieti, do ktorej sú zapojené, a využívanie týchto informácií na lekárske účely..

Druhy pseudogénov

Spracované a nespracované

Pseudogény sú rozdelené do dvoch širokých kategórií: spracované a nespracované. Tieto sú rozdelené na subkategorizáciu do jednotných a duplicitných pseudogénov.

Pseudogény vznikajú zhoršením génov, ktoré vznikli duplikáciou v priebehu evolúcie. Tieto "poškodenia" sa vyskytujú prostredníctvom rôznych procesov, či už bodových mutácií, inzercií, delécií alebo zmien v otvorenom čítacom rámci.

Strata produktivity alebo expresie v dôsledku uvedených udalostí sa prejavuje v produkcii nespracovaného pseudogénu. Tie typy jednotiek sú jediná kópia rodičovského génu, ktorý sa stane nefunkčným.

Nespracované pseudogény a duplikáty si zachovávajú štruktúru génu s intrónmi a exónmi. Naproti tomu spracované pseudogény pochádzajú z retrotranspozičných udalostí.

Retrotranspozícia nastáva reintegráciou cDNA (komplementárna DNA, ktorá je reverznou kópiou transkriptu mediátorovej RNA) do určitej oblasti genómu.

Dvojvláknová sekvencia spracovaného pseudogénu je generovaná jednovláknovou RNA generovanou RNA polymerázou II.

Žijúce gény, duch pseudogény a mŕtvi

Ďalšia klasifikácia, ktorú navrhli Zheng a Gerstein, klasifikuje gény ako živé gény, pseudogénne fantómy a mŕtve pseudogény. Táto klasifikácia je založená na funkčnosti génu a na "živote" a "smrti" týchto.

Podľa tejto perspektívy sú živé gény gény, ktoré kódujú proteíny, a mŕtve pseudogény sú prvky v genóme, ktoré nie sú transkribované.

Medziľahlý stav sa skladá z fantómových pseudogénov, ktoré sú rozdelené do troch podkategórií: exponovaný pseudogén, pseudogénny chrbát a umierajúci pseudogén (z angličtiny presný pseudogén, pseudogén prasiatka a umierajúci pseudogén).

Evolučná perspektíva

Genomy organizmov sa tiež vyvíjajú a gény majú schopnosť zmeniť sa a vzniknúť de novo. Rôzne mechanizmy sprostredkovávajú tieto procesy, medzi nimi aj duplikáciu génov, fúziu a štiepenie génov, laterálny prenos génov atď..

Akonáhle je gén vytvorený, predstavuje východiskový bod, takže evolučné sily môžu konať.

Génová duplikácia vzniká kópiou, kde si vo všeobecnosti pôvodný gén zachováva svoju funkciu a kópia - ktorá nie je pod selektívnym tlakom udržiavania tejto počiatočnej funkcie - môže voľne mutovať a meniť funkciu.

Alternatívne môže nový gén mutovať takým spôsobom, že skončí ako pseudogén a stratí svoju funkciu.

referencie

  1. Groen, J. N., Capraro, D., & Morris, K. V. (2014). Novo vznikajúca úloha nekódujúcich RNA pseudogénu v bunkových funkciách. Medzinárodný časopis biochémie a bunkovej biológie, 54, 350-355.
  2. Pink, R.C., Wicks, K., Caley, D.P., Punch, E.K., Jacobs, L., a Carter, D.R. F. (2011). Pseudogény: pseudofunkčné alebo kľúčové regulátory zdravia a chorôb?. rna, 17(5), 792-798.
  3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, W. J., & Pandolfi, P. P. (2010). Funkcia génu a pseudogénu mRNAs nezávislá od kódovania reguluje biológiu nádoru. príroda, 465(7301), 1033;.
  4. Tutar Y. (2012). pseudogeny. Porovnávacia a funkčná genomika, 2012, 424526.
  5. Zheng, D., & Gerstein, M. B. (2007). Nejednoznačná hranica medzi génmi a pseudogénmi: mŕtvi stúpajú, alebo robia?. Trendy v genetike, 23(5), 219-224.