Funkce a typy pseudogenů



pseudogeny jsou všudypřítomnými a poměrně hojnými sekvencemi v genomech živých bytostí, od zvířat a rostlin až po bakterie. Historicky oni byli považováni za zkameněliny nebo jednoduše jak “junk DNA” \ t.

Dnes je však známo, že pseudogeny mají regulační funkce a některé mohou být dokonce přepsány do funkční RNA. Jeho úloha v regulaci může být prováděna umlčováním nebo tvorbou malých RNA nebo změnami v messenger RNA, která kóduje určitý protein..

Ve studiích prováděných v lidském genomu se odhaduje, že existuje asi 20 tisíc pseudogenů - počet srovnatelný se sekvencemi, které kódují proteiny.

Někteří autoři považují za obtížné stanovit hranici mezi genem a pseudogenem, protože v některých případech není nefunkčnost genů jasná. Současné znalosti o pseudogenech jsou mělké a stále existuje mnoho otázek týkajících se této problematiky.

Index

  • 1 Co jsou to pseudogeny?
  • 2 Historie
  • 3 Funkce
  • 4 Typy pseudogenů
    • 4.1 Zpracované a nezpracované
    • 4.2 Žijící geny, fantom a mrtvé pseudogeny
  • 5 Evoluční perspektiva
  • 6 Odkazy

Co jsou to pseudogeny?

Pseudogeny jsou kopie určitých genů, které mají z různých důvodů deficientní nebo "poškozené" sekvence.

K těmto škodám dochází v důsledku změn čtecích rámců nebo předčasných stop kodonů. Nicméně si pamatujete strukturálně v několika aspektech genu, který je vytvořil.

Pseudogeny mohou být umístěny kdekoli v genomu. Retrotranspoziční procesy mohou způsobit, že jsou seskupeny v sousedství svého paralogového genu, nebo mohou být vloženy do vzdáleného místa - dokonce i v jiném chromozomu.

Historie

DNA je složitější, než se zdá. Ne všechny jeho části jsou proteinové kódování. To znamená, že ne všechny regiony se stávají messengerovou RNA, která je pak přeložena do sekvence aminokyselin - stavebních bloků proteinů.

Se sekvenováním lidského genomu bylo velmi jasné, že pouze malá část (asi 2%) kóduje proteiny. Biologové se okamžitě zajímali o funkci tohoto obrovského množství DNA, které bylo zřejmě nedůležité.

Po mnoho let byla veškerá DNA, která nešifrovala proteiny nebo nekódující DNA, považována za nesprávnou DNA.

Tyto oblasti zahrnují transponovatelné elementy, strukturní varianty, duplikované segmenty, opakované sekvence v tandemu, konzervované nekódující elementy, nekódující funkční RNA, regulační elementy a pseudogeny.

V dnešní době, termín junk DNA byl úplně vyřazen z literatury. Důkazy jasně ukázaly, že pseudogeny se účastní regulačních prvků různých buněčných funkcí.

První hlášený pseudogen byl v roce 1977 v DNA obojživelníků Xenopus laevis. Od tohoto okamžiku se začaly hlásit různé pseudogeny v různých organismech, včetně rostlin a bakterií.

Funkce

Jak bylo diskutováno, pseudogeny nejsou zdaleka nečinnými kopiemi jiného genu. Nedávné studie podporují myšlenku, že pseudogeny působí jako regulační prvky v genomu, které modifikují jejich „sestřenice“, které kódují proteiny..

Navíc, několik pseudogenů může být transkribováno v RNA a některé vykazují specifický vzor aktivace každé tkáně.

Transkript pseudogenu může být zpracován na malé interferující RNA, které regulují kódující sekvence prostřednictvím RNAi.

Pozoruhodným objevem bylo zjištění, že pseudogeny jsou schopny regulovat supresory nádorů a určité onkogeny aktivací specifických mikroRNA..

V tomto hodnotném zjištění bylo zjištěno, že pseudogeny často ztrácejí svou regulaci během progrese rakoviny.

Tato skutečnost odůvodňuje hlubší zkoumání skutečného rozsahu funkce pseudogenu, lepší představu o složité regulační síti, do které jsou zapojeny, a využití těchto informací pro lékařské účely..

Typy pseudogenů

Zpracováno a nezpracováno

Pseudogeny jsou rozděleny do dvou širokých kategorií: zpracované a nezpracované. Ty se dělí na subkategorizaci na jednotné a duplikované pseudogeny.

Pseudogeny jsou produkovány zhoršením genů, které vznikly duplikací v průběhu evoluce. K těmto „poruchám“ dochází prostřednictvím různých procesů, ať už bodových mutací, inzercí, delecí nebo změn v otevřeném čtecím rámci.

Ztráta produktivity nebo exprese v důsledku výše uvedených událostí se promítá do produkce nezpracovaného pseudogenu. Ty, které jsou typu jednotky, jsou jediná kopie rodičovského genu, který se stává nefunkčním.

Nezpracované pseudogeny a duplikáty si zachovávají strukturu genu s introny a exony. Naproti tomu zpracované pseudogeny pocházejí z retrotranspozičních událostí.

Retrotranspozice nastává reintegrací cDNA (komplementární DNA, což je reverzní kopie transkriptu messenger RNA) do určité oblasti genomu.

Dvouvláknová sekvence zpracovaného pseudogenu je generována jednovláknovou RNA generovanou RNA polymerázou II.

Žijící geny, duch pseudogeny a mrtví

Jiná klasifikace, navržená Zhengem a Gersteinem, klasifikuje geny jako živé geny, pseudogenní přízraky a mrtvé pseudogeny. Tato klasifikace je založena na funkčnosti genu a na "životě" a "smrti" těchto.

Podle tohoto pohledu jsou živé geny geny, které kódují proteiny, a mrtvé pseudogeny jsou prvky v genomu, které nejsou transkribovány.

Mezistupeň je tvořen fantomovými pseudogeny, které jsou rozděleny do tří podkategorií: exponovaný pseudogen, pseudogenní zádech a umírající pseudogen (z angličtiny pseudogenu, pseudogenu prasat a umírajícímu pseudogenu).

Evoluční perspektiva

Genomy organismů se také vyvíjejí a geny mají schopnost měnit se a vznikat de novo. Tyto procesy zprostředkovávají různé mechanismy, mezi nimi genová duplikace, fúze a štěpení genů, laterální přenos genů atd..

Jakmile gen vznikne, představuje výchozí bod, takže evoluční síly mohou jednat.

Duplikace genu vzniká kopií, kde si původní gen obecně zachovává svou funkci a kopie - která není pod selektivním tlakem udržování této počáteční funkce - může volně mutovat a měnit funkci.

Alternativně může nový gen mutovat tak, že skončí jako pseudogen a ztrácí svou funkci.

Odkazy

  1. Groen, J. N., Capraro, D., & Morris, K. V. (2014). Objevující se úloha pseudogenních nekódujících RNA v buněčných funkcích. Mezinárodní časopis biochemie a buněčné biologie, 54, 350-355.
  2. Pink, R.C., Wicks, K., Caley, D.P., Punch, E.K., Jacobs, L., a Carter, D.R. F. (2011). Pseudogeny: pseudofunkční nebo klíčové regulátory zdraví a nemoci?. Rno, 17(5), 792-798.
  3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, W. J., & Pandolfi, P. P. (2010). Funkce genové a pseudogenní mRNAs kódování nezávislá na kódování reguluje nádorovou biologii. Příroda, 465(7301), 1033.
  4. Tutar Y. (2012). Pseudogeny. Srovnávací a funkční genomika, 2012, 424526.
  5. Zheng, D., & Gerstein, M. B. (2007). Nejednoznačná hranice mezi geny a pseudogeny: mrtví vstávají, nebo dělají?. Trendy v genetice, 23(5), 219-224.