Псевдогенные функции и типы



псевдогенами они встречаются повсеместно и довольно часто встречаются в геномах живых существ, от животных и растений до бактерий. Исторически они считались окаменелостями или просто «мусорной ДНК».

Однако сегодня известно, что псевдогены имеют регуляторные функции, а некоторые могут даже транскрибироваться в функциональную РНК. Его роль в регуляции может быть осуществлена ​​путем молчания или образования малых РНК или путем изменения РНК-мессенджера, которая кодирует определенный белок.

В исследованиях, проведенных в геноме человека, было подсчитано, что существует около 20 тысяч псевдогенов - число, сопоставимое с последовательностями, которые кодируют белки.

Некоторые авторы считают трудным установить предел между геном и псевдогеном, поскольку в некоторых случаях нефункциональность генов не ясна. Современные знания о псевдогенах невелики, и по-прежнему существует много вопросов по этому вопросу..

индекс

  • 1 Что такое псевдогены?
  • 2 История
  • 3 функции
  • 4 типа псевдогенов
    • 4.1 Обработано и необработано
    • 4.2 Живые гены, фантом и мертвые псевдогены
  • 5 Эволюционная перспектива
  • 6 Ссылки

Какие псевдогены?

Псевдогены - это копии определенных генов, которые по разным причинам имеют дефектные или «поврежденные» последовательности.

Эти повреждения происходят из-за изменений в рамках считывания или преждевременных стоп-кодонов. Тем не менее, вы помните структурно в нескольких аспектах гена, который их породил.

Псевдогены могут быть расположены где угодно в геноме. Процессы ретротранспозиции могут привести к тому, что они будут сгруппированы рядом с их геном paralog, или вставлены в отдаленное место - даже в другую хромосому.

история

ДНК сложнее, чем кажется. Не все его разделы являются кодированием белка. То есть не все регионы становятся мессенджером РНК, которая затем транслируется в последовательность аминокислот - строительных блоков белков.

С секвенированием генома человека стало очень ясно, что только небольшая часть (около 2%) кодирует белки. Мгновенно биологи задумались о функции этого огромного количества ДНК, которое, по-видимому, было неважно.

В течение многих лет вся ДНК, которая не кодировала белки или некодирующую ДНК, считалась - ошибочно - ненужной ДНК.

Эти области включают транспонируемые элементы, структурные варианты, повторяющиеся сегменты, повторяющиеся последовательности в тандеме, консервативные некодирующие элементы, некодирующую функциональную РНК, регуляторные элементы и псевдогены..

В настоящее время термин «мусорная ДНК» полностью исключен из литературы. Доказательства ясно показали, что псевдогены участвуют в качестве регуляторных элементов различных клеточных функций..

Первый зарегистрированный псевдоген был в 1977 году в ДНК амфибии Xenopus laevis. С этого момента стали поступать сообщения о разных псевдогенах у разных организмов, включая растения и бактерии..

функции

Как уже говорилось, псевдогены далеки от того, чтобы быть неактивными копиями другого гена. Недавние исследования подтверждают идею о том, что псевдогены действуют как регуляторные элементы в геноме, модифицируя своих «кузенов», которые кодируют белки.

Кроме того, некоторые псевдогены могут транскрибироваться в РНК, а некоторые показывают специфический паттерн активации каждой ткани..

Транскрипт псевдогена может быть обработан в небольшие интерферирующие РНК, которые регулируют кодирующие последовательности с помощью РНКи.

Замечательным открытием стало обнаружение того, что псевдогены способны регулировать опухолевые супрессоры и некоторые онкогены, активируя специфические микроРНК..

В этом ценном открытии было отмечено, что псевдогены часто теряют свою регуляцию во время прогрессирования рака.

Этот факт оправдывает более глубокое исследование истинного объема функции псевдогена, чтобы лучше понять сложную регуляторную сеть, в которую они вовлечены, и использовать эту информацию в медицинских целях..

Типы псевдогенов

Обработано и не обработано

Псевдогены подразделяются на две широкие категории: обработанные и необработанные. Последние подразделяются на подкатегоризацию на унитарные и повторяющиеся псевдогены.

Псевдогены образуются в результате разрушения генов, которые возникли в результате дупликации в ходе эволюции. Эти «нарушения» происходят через различные процессы, будь то точечные мутации, вставки, удаления или изменения в открытой рамке считывания.

Потеря производительности или экспрессии из-за вышеупомянутых событий приводит к производству необработанного псевдогена. Те, которые относятся к типу единиц, являются единственной копией родительского гена, который становится нефункциональным.

Необработанные псевдогены и дубликаты поддерживают структуру гена с интронами и экзонами. Напротив, обработанные псевдогены происходят из событий ретротранспозиции.

Ретротранспозиция происходит путем реинтеграции кДНК (комплементарной ДНК, которая является обратной копией транскрипта РНК-мессенджера) в определенную область генома.

Двухцепочечная последовательность обработанного псевдогена генерируется одноцепочечной РНК, генерируемой РНК-полимеразой II.

Живые гены, призрачные псевдогены и мертвые

Другая классификация, предложенная Чжэн и Герштейном, классифицирует гены как живые гены, фантомы псевдогена и мертвые псевдогены. Эта классификация основана на функциональности гена, а также на «жизни» и «смерти» этих.

С этой точки зрения живые гены - это гены, которые кодируют белки, а мертвые псевдогены - это элементы в геноме, которые не транскрибируются.

Промежуточное состояние состоит из фантомных псевдогенов, которые подразделяются на три подкатегории: псевдоген exaptated, контрейлер псевдогена и псевдоген умирающего (с англ. Яз.) искаженный псевдоген, контрейлерный псевдоген и умирающий псевдоген).

Эволюционная перспектива

Геномы организмов также эволюционируют, и гены имеют свойство изменяться и возникать de novo. Различные механизмы опосредуют эти процессы, в том числе дупликация генов, слияние и деление генов, латеральный перенос генов и т. Д..

Как только ген возник, он представляет собой отправную точку, чтобы эволюционные силы могли действовать.

Дублирование генов создает копию, где, как правило, исходный ген сохраняет свою функцию, а копия - которая не находится под избирательным давлением поддержания этой исходной функции - может свободно мутировать и изменять функцию.

Альтернативно, новый ген может мутировать таким образом, что он становится псевдогеном и теряет свою функцию.

ссылки

  1. Groen, J.N., Capraro, D. & Morris, K.V. (2014). Возникающая роль псевдогенных некодирующих РНК в клеточных функциях. Международный журнал биохимии и клеточной биологии, 54, 350-355.
  2. Pink, R.C., Wicks, K., Caley, D.P., Punch, E.K., Jacobs L., & Carter, D.R.F. (2011). Псевдогены: псевдофункциональные или ключевые регуляторы здоровья и заболеваний?. РНК, 17(5), 792-798.
  3. Полисено Л., Сальмена Л., Чжан Дж., Карвер Б., Хавеман В. Дж. И Пандольфи П. П. (2010). Независимая от кодирования функция мРНК гена и псевдогена регулирует биологию опухоли. природа, 465(7301), 1033.
  4. Тутар Ю. (2012). псевдогенами. Сравнительная и функциональная геномика, 2012, 424526.
  5. Zheng, D. & Gerstein, M. B. (2007). Неоднозначная граница между генами и псевдогенами: мертвые восстают или же они?. Тенденции в генетике, 23(5), 219-224.