PSEUDOGENAI: FUNKCIJOS IR TIPAI - BIOLOGIJA - 2025

Į pseudogenes yra visur ir gana gausiai sekų gyvųjų organizmų genomus, iš gyvūnų ir augalų į bakterijas. Istoriškai jie buvo laikomi fosilijomis arba tiesiog „šlamšto DNR“.

Tačiau šiandien yra žinoma, kad pseudogenai turi reguliavimo funkcijas, o kai kuriuos netgi galima perrašyti į funkcinę RNR. Jos vaidmenį reguliuojant galima atlikti nutildant ar susiformavus mažoms RNR arba pasikeitus pasiuntinio RNR, koduojančiam tam tikrą baltymą.

Šaltinis: Rcrzarg angliškoje Vikipedijoje

Tyrimais, atliktais su žmogaus genomu, buvo apskaičiuota, kad yra apie 20 000 pseudogenų - skaičių, palyginamą su sekomis, kurios koduoja baltymus.

Kai kurie autoriai mano, kad sunku nustatyti ribą tarp geno ir pseudogeno, nes kai kuriais atvejais genų nefunkcionalumas nėra aiškus. Dabartinės žinios apie pseudogenus yra sekli ir šia tema vis dar kyla daug klausimų.

Kas yra pseudogenai?

Pseudogenai yra tam tikrų genų, turinčių trūkumų ar „sugadintų“ sekų dėl įvairių priežasčių, kopijos.

Šie pažeidimai atsiranda dėl skaitymo rėmų ar priešlaikinių kodonų pasikeitimo. Tačiau tai struktūriškai primena įvairius jų kilmės geno aspektus.

Pseudogenai gali būti bet kurioje genomo vietoje. Dėl perkėlimo į kitus procesus jie gali susiburti greta savo paralogo geno arba būti įterpti tolimoje vietoje - net į kitą chromosomą.

Istorija

DNR yra sudėtingesnė, nei atrodo. Ne visi jo skyriai yra koduojami baltymais. Tai yra, ne visi regionai yra paverčiami Messenger RNR, kurie vėliau paverčiami aminorūgščių seka - statybiniais baltymų blokais.

Atlikus seką žmogaus genomui, tapo labai aišku, kad tik nedidelė dalis (apie 2%) koduoja baltymus. Biologai akimirksniu susidomėjo šio milžiniško DNR kiekio, kuris atrodo nesvarbus, funkcija.

Daugelį metų visa DNR, kurioje nebuvo koduojami baltymai arba nekoduojama DNR, neteisingai buvo laikoma nepageidaujama DNR.

Šie regionai apima perkeliamus elementus, struktūrinius variantus, pasikartojančius segmentus, tandemą kartojančias sekas, konservuotus nekoduojančius elementus, funkcinius nekoduojančius RNR, reguliavimo elementus ir pseudogenus.

Šiandien terminas „nepageidaujama DNR“ buvo visiškai išbrauktas iš literatūros. Įrodymai leido suprasti, kad pseudogenai dalyvauja kaip skirtingų ląstelių funkcijų reguliavimo elementai.

Pirmasis praneštas pseudogenas buvo 1977 m. Amfibijos Xenopus laevis DNR. Nuo to momento buvo pranešama apie skirtingus pseudogenus, esančius skirtinguose organizmuose, įskaitant augalus ir bakterijas.

funkcijos

Kaip aptarta, pseudogenai yra labai toli nuo neaktyvių kito geno kopijų. Naujausi tyrimai palaiko mintį, kad pseudogenai veikia kaip reguliavimo elementai genome, modifikuodami jų „pusbrolius“, kurie koduoja baltymus.

Be to, keli pseudogenai gali būti perrašomi į RNR, o kai kurie rodo specifinį audinio aktyvacijos modelį.

Pseudogeno nuorašą galima perdirbti į mažas trukdančias RNR, kurios per RNR reguliuoja koduojančias sekas.

Svarbus atradimas buvo atradimas, kad pseudogenai sugeba sureguliuoti navikų slopintuvus ir tam tikrus onkogenus, aktyvuodami specifines mikroRNR.

Atliekant šį vertingą atradimą buvo pažymėta, kad pseudogenai dažnai praranda savo reguliavimą vėžio progresavimo metu.

Šis faktas reikalauja tolesnio tyrimo dėl tikrosios pseudogeno funkcijos apimties, norint susidaryti geresnį supratimą apie sudėtingą reguliavimo tinklą, kuriame jie yra susiję, ir panaudoti šią informaciją medicinos tikslams.

Pseudogenų tipai

Apdoroti ir neperdirbti

Pseudogenai skirstomi į dvi plačias kategorijas: perdirbtus ir neperdirbtus. Pastarieji yra suskirstyti į pogrupius į vienetus ir dubliuotus pseudogenus.

Pseudogenai gaminami blogėjant genams, kurie evoliucijos metu atsirado dėl dubliavimosi. Šie „sutrikimai“ atsiranda dėl skirtingų procesų, nesvarbu, ar tai būtų taškų mutacijos, įterpimai, ištrynimai ar atvirojo skaitymo rėmo pokyčiai.

Dėl pirmiau minėtų įvykių praradęs produktyvumą ar ekspresiją atsiranda neapdorotas pseudogenas. Vienetinio tipo pavieniai tėvo genai yra nefunkcionalūs.

Neapdoroti pseudogenai ir dublikatai palaiko geno struktūrą su intronais ir egzonais. Apdoroti pseudogenai, priešingai, kyla iš retrotranspozicijos įvykių.

Retrotranspozicija įvyksta pakartotinai integruojant cDNR (papildomą DNR, kuri yra atvirkštinė pasiuntinio RNR nuorašo kopija) į tam tikrą genomo sritį.

Dvisluoksnę perdirbto pseudogeno seką sukuria vienos grandinės RNR, kurią sukuria RNR polimerazė II.

Gyvi genai, fantomai ir negyvi pseudogenai

Kita klasifikacija, kurią pasiūlė Zhengas ir Gersteinas, klasifikuoja genus kaip gyvus, vaiduoklių pseudogenus ir negyvus pseudogenus. Ši klasifikacija grindžiama geno funkcionalumu ir jų „gyvybe“ bei „mirtimi“.

Žvelgiant iš šios perspektyvos, gyvieji genai yra genai, koduojantys baltymus, o negyvi pseudogenai yra genomo elementai, kurie nėra perrašomi.

Tarpinę būseną sudaro fantominiai pseudogenai, kurie yra suskirstyti į tris subkategorijas: išnykęs pseudogenas, kiaulės nugaros pseudogenas ir mirštantis pseudogenas.

Evoliucijos perspektyva

Organizmų genomai taip pat vystosi, o genai turi savybę keistis ir yra kilę iš naujo. Skirtingi mechanizmai tarpininkauja šiems procesams, tarp jų yra genų dubliavimasis, genų susiliejimas ir dalijimasis, šono genų perdavimas ir kt.

Kai genas atsiranda, jis yra atspirties taškas evoliucinėms jėgoms veikti.

Genų dubliavimasis sukuria kopiją, kurioje paprastai originalus genas išlaiko savo funkciją, o kopija - kuriai dar nėra daromas spaudimas palaikyti tą pradinę funkciją - gali laisvai mutuoti ir pakeisti funkciją.

Kaip alternatyva, naujasis genas gali mutuoti taip, kad jis tampa pseudogenu ir praranda savo funkciją.

Nuorodos

1. Groen, JN, Capraro, D., ir Morris, KV (2014). Atsirandantis pseudogeno išreikštas nekoduojančių RNR vaidmuo ląstelių funkcijose. Tarptautinis biochemijos ir ląstelių biologijos žurnalas, 54, 350–355.
2. Pink, RC, Wicks, K., Caley, DP, Punch, EK, Jacobs, L., & Carter, DRF (2011). Pseudogenai: pseudo-funkciniai ar pagrindiniai sveikatos ir ligų reguliatoriai ?. Rna, 17 (5), 792-798.
3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, WJ ir Pandolfi, PP (2010). Koduojanti nepriklausoma genų ir pseudogenų mRNR funkcija reguliuoja naviko biologiją. „Nature“, 465 (7301), 1033.
4. „Tutar Y.“ (2012). Pseudogenai. Lyginamoji ir funkcinė genomika, 2012, 424526.
5. Zheng, D., & Gerstein, MB (2007). Neaiški riba tarp genų ir pseudogenų: mirusieji prisikelia, ar jie ?. Genetikos tendencijos, 23 (5), 219–224.