ПСЕУДОГЕНИ: ФУНКЦИЈЕ И ВРСТЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У псеудоген су свеприсутне и доста обилује секвенце у генома живих организама, од животиња и биљака на бактерије. Историјски су сматрани фосилима или једноставно као „смеће ДНК“.

Међутим, данас је познато да псеудогени имају регулаторне функције, а неке чак могу бити преписане у функционалну РНА. Његова улога у регулацији може се извршити пригушивањем или формирањем малих РНА или променама у мессенгер РНА која кодира одређени протеин.

Извор: Рцрзарг на енглеској Википедији

У студијама спроведеним на људском геному, процењено је да постоји око 20 000 псеудогена - број упоредив са секвенцама које кодирају протеине.

Неки аутори сматрају да је тешко успоставити границу између гена и псеудогена, јер у неким случајевима нефункционалност гена није јасна. Тренутно знање о псеудогенима је плитко и још увек постоји много питања о овој теми.

Шта су псеудогени?

Псеудогени су копије одређених гена који имају различите или „оштећене“ секвенце, због различитих узрока.

До ових оштећења долази због промене оквира за читање или превременог зауставног кодона. Међутим, ови структурно подсећају на различите аспекте гена који их је проистекао.

Псеудогени се могу налазити било где у геному. Поступци ретротранспозиције могу да доведу до тога да се групирају поред њиховог паралогног гена, или да се убаце на удаљену локацију - чак и на другом хромозому.

Историја

ДНК је сложенији него што се чини. Нису сви одељци тога кодо протеина. Односно, нису сви региони претворени у РНК мессенгер, који се затим преводи у низ аминокиселина - грађевинских блокова протеина.

Секвенцирањем људског генома постало је јасно да само мали део (око 2%) кодира протеине. Биолози су се одмах запитали функцију ове огромне количине ДНК која се чини неважном.

Дуго година се сав ДНК који није кодирао за протеине или некодирајућу ДНК - погрешно - сматрао нежељеном ДНК.

Ове регије укључују преносиве елементе, структурне варијанте, дупликате сегмената, тандемне понављајуће секвенце, очуване некодирајуће елементе, функционалну некодирајућу РНК, регулаторне елементе и псеудогене.

Данас је термин безвриједна ДНК потпуно избачен из литературе. Из доказа је јасно речено да псеудогени учествују као регулаторни елементи различитих ћелијских функција.

Први псеудоген пријављен је 1977. године у ДНК водоземаца Ксенопус лаевис. Од тог тренутка су почели да се пријављују различити псеудогени, у различитим организмима, укључујући биљке и бактерије.

Карактеристике

Као што је дискутовано, псеудогени су веома далеко од неактивне копије другог гена. Недавна истраживања подржавају идеју да псеудогени дјелују као регулаторни елементи у геному, модифицирајући своје "рођаке" који кодирају протеине.

Поред тога, неколико псеудогена може се преписати у РНА, а неки показују ткивно-специфични образац активације.

Псеудогени транскрипт може се прерадити у мале интерферирајуће РНК које регулишу кодирајуће секвенце путем РНАи.

Значајно откриће било је откриће да су псеудогени способни да регулишу туморске супресоре и одређене онкогене, активирањем специфичних микроРНА.

У овом вредном налазу, примећено је да псеудогени често губе регулацију током напредовања рака.

Ова чињеница захтева даљње истраживање истинског обима функције псеудогена, како би се добила боља идеја о замршеној регулаторној мрежи у коју су умешани и да би користили ове информације у медицинске сврхе.

Врсте псеудогена

Обрађено и необрађено

Псеудогене се класификују у две широке категорије: прерађене и необрађене. Потоњи су подељени у подкатегоризацију у јединице и дупликате псеудогена.

Псеудогени настају пропадањем гена који су настали умножавањем током еволуције. Ова „оштећења“ настају различитим процесима, било да се истичу мутације, убацивања, брисања или промене у отвореном оквиру за читање.

Губитак продуктивности или експресије услед горе наведених догађаја резултира производњом необрађеног псеудогена. Они унитарног типа представљају јединствену копију родитељског гена који постаје нефункционалан.

Необрађени псеудогени и дупликати одржавају структуру гена, с интронима и ексонима. Супротно томе, прерађени псеудогени потичу из догађаја ретротранспозиције.

Ретротранспозиција се дешава поновном интеграцијом цДНА (комплементарне ДНК, која је обрнута копија транскрипта мессенгер РНА) у одређеном подручју генома.

Дволанчана секвенца прерађеног псеудогена генерисана је једноланчаном РНК генерисаном од РНА полимеразе ИИ.

Живи гени, фантомски и мртви псеудогени

Друга класификација, коју су предложили Зхенг и Герстеин, класификује гене као живе гене, псеудогене гена и мртве псеудогене. Ова класификација се заснива на функционалности гена, те на њиховом "животу" и "смрти".

Из ове перспективе, живи гени су гени који кодирају протеине, а мртви псеудогени су елементи у геному који се не преписују.

Прелазно стање се састоји од фантомских псеудогена, који су класификовани у три поткатегорије: псеудогени који се исцрпљују, псеудоген који се враћа у прасе и псеудоген који умире.

Еволуциона перспектива

Геноми организама се такође развијају и гени имају својство да се мењају и потичу де ново. Различити механизми посредују у тим процесима, међу њима су умножавање гена, фузија и фисија гена, латерални трансфер гена итд.

Једном када ген настаје, представља полазиште за дејство еволуцијских снага.

Умножавање гена ствара копију у којој, генерално, оригинални ген задржава своју функцију и копија - која није под селективним притиском да одржи поменуту почетну функцију - може слободно мутирати и мењати функцију.

Алтернативно, нови ген може мутирати на такав начин да на крају постане псеудоген и изгуби функцију.

Референце

1. Гроен, ЈН, Цапраро, Д., и Моррис, КВ (2014). Нова улога псеудогена изражених некодирајућих РНА у ћелијским функцијама. Међународни часопис за биохемију и ћелијску биологију, 54, 350-355.
2. Пинк, РЦ, Вицкс, К., Цалеи, ДП, Пунцх, ЕК, Јацобс, Л., и Цартер, ДРФ (2011). Псеудогени: псеудо-функционални или кључни регулатори у здрављу и болестима ?. Рна, 17 (5), 792-798.
3. Полисено, Л., Салмена, Л., Зханг, Ј., Царвер, Б., Хавеман, ВЈ, & Пандолфи, ПП (2010). Кодна независна функција генских и псеудогених мРНА регулише биологију тумора. Натуре, 465 (7301), 1033.
4. Тутар И. (2012). Псеудогенес. Упоредна и функционална геномика, 2012, 424526.
5. Зхенг, Д. и Герстеин, МБ (2007). Двоумна граница између гена и псеудогена: мртви устају, или не ?. Трендови у генетици, 23 (5), 219-224.