Функції і типи псевдогенов



The псевдогени вони є всюдисущими і досить рясними послідовностями в геномах живих істот, від тварин і рослин до бактерій. Історично вони розглядалися як скам'янілості або просто як "сміттєву ДНК".

Однак сьогодні відомо, що псевдогени мають регуляторні функції, а деякі навіть можуть бути транскрибовані у функціональну РНК. Її роль у регуляції може бути здійснена шляхом заглушення або утворення малих РНК або шляхом зміни РНК, що кодує певний білок.

У дослідженнях, проведених в геномі людини, було оцінено, що існує близько 20 тисяч псевдогенов - число, порівнянне з послідовностями, що кодують білки.

Деякі автори вважають важко встановити межу між геном і псевдогеном, оскільки в деяких випадках не функціональність генів неясна. Поточні знання про псевдогенези є неглибокими і досі є багато питань, що стосуються цього питання.

Індекс

  • 1 Що таке псевдогени?
  • 2 Історія
  • 3 Функції
  • 4 Типи псевдогенов
    • 4.1 Оброблені та необроблені
    • 4.2 Живі гени, фантомні і мертві псевдогени
  • 5 Еволюційна перспектива
  • 6 Посилання

Що таке псевдогени?

Псевдогени являють собою копії певних генів, які мають дефіцитні або "пошкоджені" послідовності з різних причин.

Ці пошкодження відбуваються внаслідок змін в рамках читання або передчасних стоп-кодонах. Тим не менш, ви пам'ятаєте структурно в декількох аспектах гена, який виник їх.

Псевдогени можуть бути розташовані в будь-якому місці геному. Процеси ретротранспозиції можуть змусити їх згрупувати поруч з їх геном paralog або вставити в віддаленому місці - навіть в іншій хромосомі.

Історія

ДНК є більш складним, ніж здається. Не всі її розділи є кодуванням білків. Тобто не всі регіони перетворюються на месенджерную РНК, яка потім переводиться в послідовність амінокислот - будівельних блоків білків.

З секвенуванням геному людини стало дуже ясно, що тільки невелика частина (близько 2%) кодує білки. Миттєво біологи задавалися питанням про функцію цієї величезної кількості ДНК, яка, мабуть, була неважливою.

Протягом багатьох років вся ДНК, яка не кодувала білки, або некодирующую ДНК, вважалася - помилково - як брудна ДНК.

Ці області включають транспозируемие елементи, структурні варіанти, дубльовані сегменти, повторювані послідовності в тандемі, консервативні некодирующие елементи, некодирующие функціональні РНК, регуляторні елементи і псевдогени..

В даний час термін «сміттєва ДНК» повністю відкидається з літератури. Очевидно, що псевдогени беруть участь як регуляторні елементи різних клітинних функцій.

Перша повідомлена псевдогена була в 1977 році в ДНК амфібії Xenopus laevis. З цього моменту почали повідомлятися різні псевдогени в різних організмах, включаючи рослини і бактерії.

Функції

Як обговорювалося, псевдогени далекі від неактивних копій іншого гена. Недавні дослідження підтверджують думку про те, що псевдогени діють як регуляторні елементи в геномі, змінюючи їх «двоюрідні брати», кодирующие білки..

Крім того, декілька псевдогенов можуть бути транскрибовані в РНК, а деякі показують специфічну структуру активації кожної тканини..

Транскрипт псевдогена може бути перероблений в невеликі інтерферують РНК, які регулюють кодують послідовності через RNAi.

Чудовим відкриттям було виявлення того, що псевдогени здатні регулювати супресори пухлин і певні онкогени, активуючи специфічні мікроРНК.

У цій цінній знахідці було відзначено, що псевдогени часто втрачають свою регуляцію під час прогресування раку.

Цей факт обґрунтовує більш глибоке дослідження справжньої сфери функцій псевдогена, краще уявляти складну регуляторну мережу, в якій вони беруть участь, і використовувати цю інформацію для медичних цілей..

Типи псевдогенов

Обробляється і не обробляється

Псевдогени поділяються на дві великі категорії: оброблені та необроблені. Останні підрозділяються на субкатегоризацию на унітарні і дубльовані псевдогени.

Псевдогени виробляються погіршенням генів, що виникли в результаті дублювання в ході еволюції. Ці "порушення" відбуваються через різні процеси, чи точкові мутації, вставки, видалення або зміни у відкритій рамці зчитування.

Втрата продуктивності або експресія внаслідок вищезазначених подій перетворюється на виробництво непереробленого псевдогена. Ті, що належать до одиничного типу, є однією копією батьківського гена, який стає нефункціональним.

Неперероблені псевдогени і дублікати підтримують структуру гена з інтронами і екзонами. Навпаки, оброблені псевдогени походять від подій ретротранспозиції.

Ретротранспозиція відбувається шляхом реінтеграції кДНК (комплементарної ДНК, яка є зворотною копією транскрипту РНК-мессенджера) в певну область геному.

Дволанцюгова послідовність обробленого псевдогена генерується однонитковою РНК, що генерується РНК-полімеразою II.

Живі гени, привид псевдогени і мертві

Інша класифікація, запропонована Женгом і Герштейном, класифікує гени як живі гени, псевдогени фантоми і мертві псевдогени. Ця класифікація заснована на функціональності гена, а також на "житті" і "смерті" цих.

З цієї точки зору живі гени є генами, які кодують білки, а мертві псевдогени є елементами в геномі, які не транскрибуються.

Проміжний стан складається з фантомних псевдогенов, які підрозділяються на три підкатегорії: псевдогени, псевдогени і псевдогени (з англійської) стягували псевдогеном, псевдогеном, і вмирали псевдогеном).

Еволюційна перспектива

Геноми організмів також розвиваються і гени мають властивість змінюватися і виникати de novo. Різні механізми опосередковують ці процеси, серед яких генна дуплікація, розплавлення і поділ генів, латеральна передача генів тощо..

Як тільки ген зароджується, він є відправною точкою для того, щоб еволюційні сили могли діяти.

Дублювання гена породжує копію, де, як правило, оригінальний ген зберігає свою функцію, а копія - яка не знаходиться під виборчим тиском, що підтримує цю початкову функцію - може вільно мутувати і змінювати функцію.

Альтернативно, новий ген може мутувати так, що він закінчується псевдогеном і втрачає свою функцію.

Список літератури

  1. Groen, J.N., Capraro, D., & Morris, K.V. (2014). Виникаюча роль псевдогенних некодирующих РНК в клітинних функціях. Міжнародний журнал біохімії та клітинної біології, 54, 350-355.
  2. Pink, R.C., Wicks, K., Caley, D.P., Punch, E.K., Jacobs, L., & Carter, D.R.F (2011). Псевдогени: псевдофункціональні або ключові регулятори здоров'я і хвороби?. Rna, 17(5), 792-798.
  3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, W.J., & Pandolfi, P.P. (2010). Кодує незалежна функція гена і псевдогенних мРНК регулює біологію пухлини. Природа, 465(7301), 1033.
  4. Тутар Ю. (2012). Псевдогени. Порівняльна та функціональна геноміка, 2012, 424526.
  5. Zheng, D., & Gerstein, M. B. (2007). Неоднозначна межа між генами і псевдогенами: мертві піднімаються вгору або роблять їх?. Тенденції в генетиці, 23(5), 219-224.