PSEIDOGĒNI: FUNKCIJAS UN VEIDI - BIOLOĢIJA - 2025

Par pseudogenes ir visuresošs un diezgan bagātīgu sekvences, kas genomu dzīvo organismu, no dzīvniekiem un augiem uz baktērijām. Vēsturiski tās tika uzskatītas par fosilijām vai vienkārši par “junk DNA”.

Tomēr šodien ir zināms, ka pseidogēniem ir regulējošas funkcijas, un dažus pat var pārrakstīt funkcionālā RNS. Tās lomu regulācijā var veikt, apklusinot vai veidojot mazas RNS vai veicot izmaiņas pārnešanas RNS, kas kodē noteiktu olbaltumvielu.

Avots: Rcrzarg angļu Vikipēdijā

Pētījumos, kas veikti par cilvēka genomu, tika lēsts, ka ir aptuveni 20 000 pseidogēnu - skaits salīdzināms ar sekvencēm, kas kodē olbaltumvielas.

Daži autori uzskata, ka ir grūti noteikt robežu starp gēnu un pseidogēnu, jo dažos gadījumos gēnu nefunkcionalitāte nav skaidra. Pašreizējās zināšanas par pseidogēniem ir seklas, un par šo jautājumu joprojām ir daudz jautājumu.

Kas ir pseidogēni?

Pseidogēni ir noteiktu gēnu kopijas, kuriem dažādu iemeslu dēļ ir nepilnīgas vai "bojātas" sekvences.

Šie bojājumi rodas lasāmu kadru vai priekšlaicīgu pārtraukšanas kodonu izmaiņu dēļ. Tomēr tie strukturāli atgādina dažādos gēna aspektus, kas radās no tiem.

Pseidogēni var atrasties jebkur genomā. Retransponēšanas procesi var izraisīt to sakopošanos blakus savam paraloga gēnam vai tikt ievietoti attālā vietā - pat citā hromosomā.

Vēsture

DNS ir sarežģītāka, nekā šķiet. Ne visas tā sadaļas ir kodētas. Tas ir, ne visi reģioni tiek pārveidoti par Messenger RNS, kas pēc tam tiek tulkoti aminoskābju secībā - olbaltumvielu celtniecības blokos.

Ar cilvēka genoma sekvencēšanu kļuva ļoti skaidrs, ka tikai neliela daļa (apmēram 2%) kodē olbaltumvielas. Biologi uzreiz brīnījās par šī milzīgā daudzuma DNS darbību, kas, šķiet, nav nozīmīga.

Daudzus gadus visa DNS, kas nekodēja olbaltumvielas, vai nekodēja DNS, kļūdaini tika uzskatīta par nevēlamo DNS.

Šajos reģionos ietilpst transponējamie elementi, strukturālie varianti, dublētie segmenti, tandēma atkārtojošās secības, konservētie nekodējošie elementi, funkcionālie nekodējošie RNS, regulējošie elementi un pseidogēni.

Mūsdienās termins junk DNA ir pilnībā izmests no literatūras. Pierādījumi ir skaidri parādījuši, ka pseidogēni piedalās kā dažādu šūnu funkciju regulējoši elementi.

Pirmais ziņotais pseidogēns bija 1977. gadā abinieku Xenopus laevis DNS. No šī brīža sāka ziņot par dažādiem pseidogēniem dažādos organismos, ieskaitot augus un baktērijas.

Iespējas

Kā apspriests, pseidogēni ir tālu no cita gēna neaktīvām kopijām. Jaunākie pētījumi atbalsta ideju, ka pseidogēni darbojas kā regulējoši elementi genomā, mainot viņu "brālēnus", kas kodē olbaltumvielas.

Turklāt vairākus pseidogēnus var pārrakstīt RNS, un daži parāda audiem raksturīgu aktivācijas modeli.

Pseidogēna transkriptu var pārstrādāt mazās traucējošās RNS, kas ar RNAi regulē kodēšanas sekvences.

Ievērojams atklājums bija atklāt, ka pseidogēni spēj aktivizēt audzēju nomācējus un noteiktus onkogēnus, aktivizējot specifiskas mikroRNS.

Šajā vērtīgajā atradumā tika atzīmēts, ka pseidogēni bieži zaudē regulējumu vēža progresēšanas laikā.

Šis fakts prasa turpmāku pseidogēna funkcijas patiesās robežas izpēti, lai iegūtu labāku priekšstatu par sarežģīto regulatīvo tīklu, kurā tie ir iesaistīti, un izmantotu šo informāciju medicīniskiem mērķiem.

Pseidogēnu veidi

Apstrādāts un nepārstrādāts

Pseidogēnus iedala divās plašās kategorijās: apstrādāti un nepārstrādāti. Pēdējās ir sadalītas apakškategorijās vienību un dublikātu pseidogēnos.

Pseidogēnus ražo, pasliktinoties gēniem, kuru evolūcijas gaitā rodas dublēšanās. Šie "traucējumi" rodas dažādos procesos, neatkarīgi no tā, vai tie ir mutācijas, ievietojumi, svītrojumi vai izmaiņas atvērtā lasīšanas ietvarā.

Produktivitātes vai izteiksmes zaudēšana iepriekšminēto notikumu dēļ rada nepārstrādātu pseidogēnu. Vienotais tips ir viens vecāku gēna eksemplārs, kas kļūst nefunkcionāls.

Neapstrādāti pseidogēni un dublikāti uztur gēna struktūru ar introniem un eksoniem. Turpretī pārstrādātie pseidogēni rodas no atkārtotas transponēšanas notikumiem.

Retrotranspozīcija notiek, atkārtoti integrējot cDNS (komplementārā DNS, kas ir Messenger RNS transkripta apgrieztā kopija) noteiktā genoma apgabalā.

Pārstrādātās pseidogēna divpavedienu secību ģenerē vienpavediena RNS, ko ģenerē RNS polimerāze II.

Dzīvi gēni, fantomi un miruši pseidogēni

Vēl viena klasifikācija, ko ierosinājuši Dženga un Geršteins, klasificē gēnus kā dzīvos gēnus, spoku pseidogēnus un mirušos pseidogēnus. Šī klasifikācija ir balstīta uz gēna funkcionalitāti, kā arī uz tā "dzīvību" un "nāvi".

Raugoties no šī viedokļa, dzīvie gēni ir gēni, kas kodē olbaltumvielas, un mirušie pseidogēni ir genoma elementi, kas netiek pārrakstīti.

Starpstāvokli veido fantoma pseidogēni, kurus iedala trīs apakškategorijās: izspiestais pseidogēns, aizmugurē esošais pseidogēns un mirstošais pseidogēns.

Evolūcijas perspektīva

Organismu genomi arī attīstās, un gēniem ir īpašība mainīties un to izcelsme ir no novo. Šie procesi ir dažādi mehānismi, starp kuriem ir gēnu dublēšanās, gēnu saplūšana un skaldīšana, gēnu pārnešana uz sāniem utt.

Kad gēns ir radies, tas ir evolūcijas spēku darbības sākumpunkts.

Gēnu dublēšanās rada kopiju, kurā parasti oriģinālais gēns saglabā savu funkciju, un kopija - kurai nav selektīva spiediena, lai uzturētu sākotnējo funkciju - var brīvi mutēt un mainīt funkciju.

Alternatīvi, jaunais gēns var mutēt tādā veidā, ka tas galu galā kļūst par pseidogēnu un zaudē savu funkciju.

Atsauces

1. Groen, JN, Capraro, D., and Morris, KV (2014). Pseidogēnu izteikto nekodējošo RNS loma to funkcijās. Starptautiskais bioķīmijas un šūnu bioloģijas žurnāls, 54, 350-355.
2. Pink, RC, Wicks, K., Caley, DP, Punch, EK, Jacobs, L., & Carter, DRF (2011). Pseidogēni: pseidofunkcionālie vai galvenie veselības un slimību regulatori ?. Rna, 17 (5), 792-798.
3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, WJ, & Pandolfi, PP (2010). Gēnu un pseidogēnu mRNS kodējošā funkcija regulē audzēja bioloģiju. Daba, 465 (7301), 1033.
4. Tutārs Y. (2012). Pseidogēni. Salīdzinošā un funkcionālā genomika, 2012, 424526.
5. Dženga, D., un Geršteins, MB (2007). Neskaidra robeža starp gēniem un pseidogēniem: mirušie pieceļas augšup, vai viņi ?. Tendences ģenētikā, 23. (5), 219. – 224.