Functies en typen van Pseudogenes

de pseudogenen het zijn alomtegenwoordige en vrij overvloedige sequenties in het genoom van levende wezens, van dieren en planten tot bacteriën. Historisch gezien werden ze beschouwd als fossielen of simpelweg als "junk-DNA".

Het is echter tegenwoordig bekend dat pseudogenen regulerende functies hebben en sommige kunnen zelfs worden getranscribeerd in een functioneel RNA. De rol ervan bij regulatie kan worden uitgevoerd door silencing of de vorming van kleine RNA's of door veranderingen in het boodschapper-RNA dat codeert voor een bepaald eiwit.

In studies uitgevoerd in het menselijk genoom is geschat dat er ongeveer 20 duizend pseudogenen zijn - een aantal vergelijkbaar met de sequenties die coderen voor eiwitten.

Sommige auteurs vinden het moeilijk om een ​​grens tussen een gen en een pseudogen vast te stellen, omdat in sommige gevallen de niet-functionaliteit van de genen niet duidelijk is. De huidige kennis van pseudogenen is oppervlakkig en er zijn nog steeds veel vragen over het onderwerp.

index

• 1 Wat zijn pseudogenen?
• 2 Geschiedenis
• 3 functies
• 4 soorten pseudogenen
  • 4.1 Verwerkt en onverwerkt
  • 4.2 Levende genen, fantoom en dode pseudogenen
• 5 Evolutionair perspectief
• 6 Referenties

Wat zijn pseudogenen?

Pseudogenen zijn kopieën van bepaalde genen die deficiënte of "beschadigde" sequenties hebben, om verschillende redenen.

Deze schade treedt op als gevolg van veranderingen in leesframes of voortijdige stopcodons. Je herinnert je echter structureel in verschillende aspecten van het gen dat hen heeft voortgebracht.

Pseudogenes kunnen zich overal in het genoom bevinden. De retrotranspositieprocessen kunnen ervoor zorgen dat ze naast hun paralog-gen worden gegroepeerd of op een andere locatie worden ingevoegd - zelfs op een ander chromosoom.

geschiedenis

DNA is complexer dan het lijkt. Niet alle delen ervan zijn eiwitcodering. Dat wil zeggen, niet alle regio's worden een boodschapper-RNA, dat vervolgens wordt vertaald in een reeks aminozuren - de bouwstenen van eiwitten.

Met de sequencing van het menselijk genoom werd het heel duidelijk dat slechts een klein deel (ongeveer 2%) codeert voor eiwitten. Onmiddellijk vroegen de biologen zich af wat de functie zou zijn van deze immense hoeveelheid DNA die blijkbaar onbelangrijk was.

Gedurende vele jaren werd al het DNA dat niet codeerde voor eiwitten, of niet-coderend DNA, - ten onrechte - beschouwd als junk-DNA.

Deze gebieden omvatten transposons, uitvoeringsvarianten, gedupliceerd segmenten tandem herhaalde sequenties geconserveerde niet-coderende elementen, functionele niet-coderende RNA, regulerende elementen en pseudogenen.

Tegenwoordig is de term junk-DNA volledig weggegooid uit de literatuur. Bewijs heeft duidelijk gemaakt dat pseudogenen deelnemen als regulerende elementen van verschillende cellulaire functies.

Het eerste pseudogen dat werd gerapporteerd was in het jaar 1977 in het DNA van de amfibie Xenopus laevis. Vanaf dat moment werden verschillende pseudogenen gemeld, in verschillende organismen, waaronder planten en bacteriën.

functies

Zoals besproken, zijn pseudogenen verre van inactieve kopieën van een ander gen. Recente studies ondersteunen het idee dat pseudogenen werken als regulatorische elementen in het genoom, door hun "neven" die coderen voor eiwitten, aan te passen.

Bovendien kunnen verschillende pseudogenen in RNA worden getranscribeerd en sommige laten een specifiek activeringspatroon van elk weefsel zien.

Het transcript van het pseudogen kan worden verwerkt tot kleine interfererende RNA's die de coderende sequenties via RNAi reguleren.

Een opmerkelijke ontdekking was om vast te stellen dat pseudogenen tumor suppressors en bepaalde oncogenen kunnen reguleren door specifieke microRNA's te activeren.

In deze waardevolle bevinding werd opgemerkt dat pseudogenen vaak hun regulatie verliezen tijdens de progressie van kanker.

Dit rechtvaardigt verder onderzoek over de ware omvang van pseudogenen functie, om een ​​beter idee van de ingewikkelde regelgeving netwerk die betrokken zijn te krijgen, en deze informatie gebruiken voor medische doeleinden te gebruiken.

Typen pseudogenen

Verwerkt en niet verwerkt

Pseudogenen worden ingedeeld in twee brede categorieën: verwerkt en onverwerkt. Deze laatste zijn onderverdeeld in een subcategorie in unitaire en dubbele pseudogenen.

Pseudogenen worden geproduceerd door de verslechtering van genen die in de loop van de evolutie voortkwamen uit duplicatie. Deze "stoornissen" treden op door verschillende processen, of puntmutaties, inserties, deleties of veranderingen in het open leeskader.

Het verlies van productiviteit of expressie als gevolg van de bovengenoemde gebeurtenissen vertaalt zich in de productie van onverwerkt pseudogen. Die van het eenheidstype zijn een enkele kopie van een oudergen dat niet functioneel wordt.

De onverwerkte pseudogenen en de duplicaten behouden de structuur van een gen, met de introns en exons. Daarentegen zijn de verwerkte pseudogenen afkomstig van retrotranspositiegebeurtenissen.

Retrotransposition plaats door reïntegratie van een cDNA (complementair DNA dat een kopie van een omgekeerde transcript mRNA) in een bepaald gebied van het genoom.

De dubbelstrengige sequentie van het bewerkte pseudogen wordt gegenereerd door een enkelstrengs RNA dat is gegenereerd door RNA polymerase II.

Levende genen, geest pseudogenen en dood

Een andere classificatie, voorgesteld door Zheng en Gerstein, classificeert genen als levende genen, fantomen van pseudogenen en dode pseudogenen. Deze classificatie is gebaseerd op de functionaliteit van het gen en op het "leven" en de "dood" hiervan.

In dit perspectief zijn levende genen de genen die coderen voor eiwitten en dode pseudogenen zijn elementen in het genoom die niet worden getranscribeerd.

Een tussentijdse staat bestaat uit spoken pseudogenen, die zijn ingedeeld in drie subcategorieën: Ik pseudogenen exaptado, pseudogen op sleeptouw en sterven pseudogen (Engels gepast pseudogen, piggy-back pseudogen en stervende pseudogen).

Evolutionair perspectief

De genomen van organismen evolueren ook en genen hebben de eigenschap om te veranderen en te ontstaan de novo. Verschillende mechanismen bemiddelen deze processen, waaronder genduplicatie, fusie en gen-splitsing, laterale overdracht van genen, etc..

Als een gen eenmaal is ontstaan, is het een startpunt, zodat de evolutionaire krachten kunnen handelen.

Genverdubbeling ontstaat wanneer het origineel gen algemeen behoudt zijn functie en kopieer - niet onder selectiedruk te handhaven genoemde oorspronkelijke functie - kan muteren en veranderen functionaliteit vrij.

Als alternatief kan het nieuwe gen zodanig muteren dat het uiteindelijk een pseudogen wordt en zijn functie verliest.

referenties

1. Groen, J.N., Capraro, D., & Morris, K.V. (2014). De opkomende rol van pseudogeen niet-coderende RNA's in cellulaire functies. Het internationale tijdschrift voor biochemie en celbiologie, 54, 350-355.
2. Pink, R.C., Wicks, K., Caley, D.P., Punch, E.K., Jacobs, L., & Carter, D.R. F. (2011). Pseudogenes: pseudo-functionele of sleutelregulatoren in gezondheid en ziekte?. rna, 17(5), 792-798.
3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, W. J., & Pandolfi, P. P. (2010). Een codeeronafhankelijke functie van gen- en pseudogene mRNA's reguleert de tumorbiologie. natuur, 465(7301), 1033.
4. Tutar Y. (2012). pseudogenen. Vergelijkende en functionele genomica, 2012, 424.526.
5. Zheng, D., & Gerstein, M. B. (2007). De ambigue grens tussen genen en pseudogenen: de doden komen op, of doen dat?. Trends in de genetica, 23(5), 219-224.