- Što su pseudogeni?
- Povijest
- Značajke
- Vrste pseudogena
- Obrađeno i neobrađeno
- Živi geni, fantomski i mrtvi pseudogeni
- Evolucijska perspektiva
- Reference
Su pseudogena sveprisutne i vrlo obilni sekvence u genomima živih organizama, od životinja i biljaka u bakterija. Povijesno su ih smatrali fosilima ili jednostavno kao "bezvrijednu DNK".
Međutim, danas je poznato da pseudogeni imaju regulatorne funkcije, a neke se čak mogu prepisati u funkcionalnu RNA. Njegova uloga u regulaciji može se provesti prigušivanjem ili stvaranjem malih RNA ili promjenama u glasniku RNA koji kodira određeni protein.
Izvor: Rcrzarg na engleskoj Wikipediji
U studijama provedenim na ljudskom genomu, procijenjeno je da postoji oko 20 000 pseudogena - broj koji se može usporediti sa sekvencama koje kodiraju proteine.
Neki autori smatraju da je teško uspostaviti granicu između gena i pseudogena, jer u nekim slučajevima nefunkcionalnost gena nije jasna. Trenutno znanje o pseudogenima je plitko i na to se pitanje još uvijek postavlja mnogo pitanja.
Što su pseudogeni?
Pseudogeni su kopije određenih gena koji imaju nedostatne ili "oštećene" sekvence zbog različitih uzroka.
Do ovih oštećenja dolazi zbog promjena okvira čitanja ili preuranjenih zaustavnih kodova. Međutim, ovi strukturno podsjećaju na različite aspekte gena koji ih je podrijetlo.
Pseudogene se mogu nalaziti bilo gdje u genomu. Postupci retrotranspozicije mogu uzrokovati da se grupiraju uz njihov gen paraloga, ili da se ubace na udaljeno mjesto - čak i na drugom kromosomu.
Povijest
DNK je složeniji nego što se čini. Nisu svi njegovi dijelovi kodirani proteini. Odnosno, nisu se sve regije pretvarale u RNA glasnika, što se zatim prevodi u niz aminokiselina - građevinskih blokova proteina.
Slijedom ljudskog genoma postalo je vrlo jasno da samo mali dio (oko 2%) kodira proteine. Biolozi su se odmah zapitali o funkciji ove ogromne količine DNK koja se čini nevažnom.
Dugi niz godina, svu DNK koja nije kodirala proteine ili nekodirajuću DNK smatrali smo - pogrešno - neželjenom DNK.
Ove regije uključuju prijenosne elemente, strukturne varijante, duplikate segmenata, tandemne ponavljajuće sekvence, očuvane nekodirajuće elemente, funkcionalnu nekodirajuću RNK, regulatorne elemente i pseudogene.
Danas je pojam bezvrijedne DNK potpuno izbačen iz literature. Dokazi su jasno pokazali da pseudogeni sudjeluju kao regulatorni elementi različitih staničnih funkcija.
Prvi pseudogen prijavljen je 1977. u DNK vodozemaca Xenopus laevis. Od tog trenutka počeli su se prijavljivati različiti pseudogeni, u različitim organizmima, uključujući biljke i bakterije.
Značajke
Kao što se raspravljalo, pseudogeni su vrlo daleko od neaktivne kopije drugog gena. Najnovija istraživanja podržavaju ideju da pseudogeni djeluju kao regulatorni elementi u genomu, modificirajući svoje "rođake" koji kodiraju proteine.
Nadalje, nekoliko pseudogena može se prepisati u RNA, a neki pokazuju tkivno-specifični obrazac aktivacije.
Pseudogeni transkript može se preraditi u male interferirajuće RNA koje reguliraju kodirajuće sekvence putem RNAi.
Značajno otkriće bilo je otkriće da su pseudogeni sposobni regulirati tumorske supresore i određene onkogene, aktivacijom specifičnih mikroRNA.
U ovom vrijednom nalazu, primijećeno je da pseudogeni često gube regulaciju tijekom napredovanja raka.
Ova činjenica zahtijeva daljnje istraživanje istinskog opsega funkcije pseudogena, kako bi se dobila bolja predodžba o zamršenoj regulatornoj mreži u koju su uključeni i kako bi se te informacije koristile u medicinske svrhe.
Vrste pseudogena
Obrađeno i neobrađeno
Pseudogene se klasificiraju u dvije široke kategorije: prerađene i neobrađene. Potonji su podijeljeni u podkategorizaciju u jedinice i duplikate pseudogena.
Pseudogeni nastaju propadanjem gena koji su nastali umnožavanjem tijekom evolucije. Ova "oštećenja" nastaju različitim procesima, bilo da se radi o točkama mutacija, umetanja, brisanja ili promjena u otvorenom okviru za čitanje.
Gubitak produktivnosti ili ekspresije zbog spomenutih događaja rezultira proizvodnjom neobrađenog pseudogena. Oni jedinstvenog tipa su jedna kopija roditeljskog gena koji postaje nefunkcionalan.
Neobrađeni pseudogeni i duplikati održavaju strukturu gena, s intronima i egzonima. Suprotno tome, obrađeni pseudogeni potječu od događaja retrotranspozicije.
Retrotranspozicija nastaje reintegracijom cDNA (komplementarne DNA, koja je obrnuta kopija transkripta messenger RNA) u određeno područje genoma.
Dvolančani niz obrađenog pseudogena generiran je jednolančanom RNA generiranom RNA polimerazom II.
Živi geni, fantomski i mrtvi pseudogeni
Druga klasifikacija, koju su predložili Zheng i Gerstein, klasificira gene kao žive gene, duhovne pseudogene i mrtve pseudogene. Ta se klasifikacija temelji na funkcionalnosti gena, te na njihovom "životu" i "smrti".
Iz ove perspektive, živi geni su geni koji kodiraju proteine, a mrtvi pseudogeni su elementi u genomu koji se ne prepisuju.
Međusobno stanje sastoji se od fantomskih pseudogena, koji su razvrstani u tri potkategorije: pseudogeni koji se iscrpljuje, pseudogen koji se vraća u prah i umire pseudogen.
Evolucijska perspektiva
Genomi organizama se također razvijaju i geni se imaju svojstvo mijenjati i nastajati de novo. Različiti mehanizmi posreduju u tim procesima, među njima su umnožavanje gena, fuzija i fisija gena, lateralni prijenos gena itd.
Jednom kada gen nastaje, predstavlja polazište za evolucijskim silama.
Umnožavanje gena stvara kopiju u kojoj, općenito, izvorni gen zadržava svoju funkciju, a kopija - koja nije pod selektivnim pritiskom za održavanje navedene početne funkcije - može slobodno mutirati i mijenjati funkciju.
Alternativno, novi gen može mutirati na način da na kraju postane pseudogen i izgubi funkciju.
Reference
- Groen, JN, Capraro, D., i Morris, KV (2014). Nastala uloga pseudogena izraženih nekodirajućih RNA u staničnim funkcijama. Međunarodni časopis za biokemiju i staničnu biologiju, 54, 350-355.
- Pink, RC, Wicks, K., Caley, DP, Punch, EK, Jacobs, L., i Carter, DRF (2011). Pseudogeni: pseudo-funkcionalni ili ključni regulatori u zdravlju i bolestima ?. Rna, 17 (5), 792-798.
- Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, WJ, & Pandolfi, PP (2010). Kodna neovisna funkcija genskih i pseudogenih mRNA regulira biologiju tumora. Priroda, 465 (7301), 1033.
- Tutar Y. (2012). Pseudogena. Usporedna i funkcionalna genomika, 2012, 424526.
- Zheng, D. i Gerstein, MB (2007). Dvoumna granica između gena i pseudogena: mrtvi ustaju, ili ne ?. Trendovi u genetici, 23 (5), 219-224.