Pseudogen

Pseudogeni su neprocesuirajući geni ili nefunkcionalni i duplirani geni.

Genska duplikacija značajan zajednički proces u evoluciji genoma. Kopije funkcionalnog gena mogu nastati kao rezultat dupliranja gena i naknadno stečenim mutacijama, koji uzrokuju njegovu nefunkcionalnost. Duplirani pseudogeni obično imaju sve iste karakteristike kao I geni, uključujući i netaknutu egzon - intron strukturu i promotorske sekvence. Gubitak funkcionalnosti dupliranih gena obično ima mali efekta na adacijsku vrijednost organizma , budući da i dalje postoji netaknuta funkcionalna kopija. Prema nekim evolucijskim modelima, zajednički duplirani pseudogenei ukazuju na evolucijsku povezanost ljudi i drugih primata.

Ako je pseudogenizacija uzrokovana duplikacijom gena, obično se ispoljava u prvih nekoliko milijuna godina nakon dupliciranje gena, pod uslovom da je gen nije bio izložen selekcijskom pritisku. Gensko dupliranje stvara funkcionalni suvišak , a u normalnim okolnostima, nije korisno imati dva identična gena. Mutacije koje ometaju strukture ili funkcije bilo jednog od dva gena nisu štetne i neće biti uklonjena tokom procesa selekcije. Kao rezultat toga, gen koji je mutirao postupno postaje pseudogen i bit će ili neispoljen ili nefunkcionalan. Prema teoriji organske evolucije, ti pseudogeni ili će biti deletitrani ili postati toliko različiti od izvornog gena da više neće biti prepoznatljiv. Relativno mladi pseudogeni mogu prepoznati prema sličnosti sekvenci.

Onemogućeni geni

Onesposobljeni geni su unitarni pseudogeni. Razne mutacije gena mogu zaustaviti njegovo funkcioniranje, transkripcije do translacije, a gen može postati nefunkcionalan ili se deaktivirati ako see takva mutacija fiksira u populaciji. To je isti mehanizam kojim neprocesuirani geni postaju deaktivirani, ali je u ovom slučaju razlika u tome što gen nije dupliran prije nego što postane onemogućen. Normalno, takvu genska deaktivacija bi bila teško fiksirana u populaciji, ali efekti različitih faktora, kao što su genetički drift, odnosno populacijsko usko grlo (bottleneck) ili, u nekim slučajevima, prirodna selekcija, mogu dovesti do fiksacije. Klasičan primjer unitarnih pseudogena je gen koji vjerojatno kodiran enzim [[L-gulonolakton oksidazu (Gulo) u primata. Kod svih proučavanih sisara, osim primata (izuzev zamoraca), Gulo pomaže u biosintezi askorbinske kiseline (vitamin C), ali postoji kao onesposobljeni (GULOP) kod ljudi i drugih primata.^[1]^[2] Još jedan zanimljiv i noviji primjer gena sa invaliditetom povezuje se sa deaktivacijom gena kaspaze 12 (zbog ‘’nonsens mutacije) na pozitivnu selekciju kod ljudi.

Pseudogeni mogu zakomplicirati molekulsko-genetička istraživanja. Na primjer, istraživač koji želi da umnoži gen PCR lančanom polimeraznom reakcijom može istovremeno amplificirati i pseudogene koji imaju slične sekvence. Ovo je poznato kao PCR bias ili pojačanje "pristranosti". Slično tome, pseudogeni se ponekad ispoljavaju i kao geni u genomskim sekvencama. Procesuirani pseudogeni često predstavljaju problem za predikcijske programe, jer se često, a pogrešno, identificiraju kao stvarni geni ili egzoni. Predloženo da je identifikacija procesuiranih pseudogena može poboljšati tačnost metoda predikcije (predviđanja) gena. Također se pokazalo da ishodišne sekvence koje dovode do procesuiranja pseudogena gube potencijal kodiranja brže od onih koji su doveli do nerealiziranih pseudogena.^[3]

Potencijalna funkcija

Po definiciji, pseudogenima nedostaje funkcionalni proizvod gena. Međutim, klasifikacija pseudogena se uglavnom oslanja na računske analize genomskih sekvenci pomoću kompleksa algoritama.^[4] To vodi ka nekorektnoj identifikaciji pseudogena.

Pimjeri:

Gen jingwei kod vinske mušice je funkcionalni himerni gen za koji se nekada mislio da je procesuirajući pseudogen.^[5]
Makorin1 (MKRN1). U 2003. godini, Hirotsune i suradnici su identificirali retrotranspozonski pseudogen čiji transkript navodno ima trans–regulacijsku ulogu u ispoljavanju svojih homolognih gena Makorin1 (MKRN1). Predložen je kao opći model prema kojem pseudogeni mogu imatii važnu biološku ulogu. Taj zvještaj je užurbao dva molekulska biologa da pažljivo razmotriti naučnu literaturu na temu pseudogena. Na iznenađenje mnogih, našli su niz primjera u kojima pseudogeni igraju ulogu u regulaciji gena i njihovo ispoljavanja^[6] forsirajući Hirotsunovu grupu da opovrgnu svoje tvrdnje da su oni bili prvi koji će identificirati funkciju pseudogena. Osim toga, originalne pretpostavke u vezi s Makorin1 genom nedavno su snažno ospornene, tako da je mogućnost da bi neki pseudogeni mogli imati važne biološke funkcije i dalje sporna.
Fosfoglicerat mutaza 3 (gen PGAM3P). Procesuirajući pseudogen zvani fosfoglicerat mutaza 3 ustvari proizodi funkcionalni protein. actually produces a functional protein.
siRNK. Čini se da su neki endogeni siRNK izvedeni iz pseudogena, a time i neki pseudogeni igraju ulogu u regulaciji protein-kodirajućih transkriripata.
PTENP1 i KRAS1P (KRASP1). U junu 2010. godine, Nature je objavio članak koji pokazuje da je nivo mRNK za tumorski supresor PTEN i onkogenski KRAS pod uticajem svojih pseudogena PTENP1 i gena KRASP1. Ovo otkriće je pokazalo da je miRNK mamac za funkciju pseudogena i identifikaciju svojeih transkripata kao biološki aktivnih jedinica u biologiji tumora. Time je pripisana novu biološka uloga ispoljenih pseudogena, jer oni mogu regulirati kodiranja ekspresije gena, a otkrivaju i ne-kodirajuće funkcije za iRNK u progresiji bolesti.^[7]

Također pogledajte

Reference

^ Nishikimi M., Kawai T., Yagi K. (1992): Guinea pigs possess a highly mutated gene for L-gulono-gamma-lactone oxidase, the key enzyme for L-ascorbic acid biosynthesis missing in this species. J. Biol. Chem., 267 (30): 21967-21972.
^ "Arhivirana kopija". Arhivirano s originala, 11. 5. 2009. Pristupljeno 3. 2. 2015.CS1 održavanje: arhivirana kopija u naslovu (link)
^ Zheng D. et al. (2007): Pseudogenes in the ENCODE regions: Consensus annotation, analysis of transcription, and evolution. Genome Res., 17 (6): 839–851.
^ Harrison P. M., Milburn D., Zhang Z., Bertone P., Gerstein M. (2003): Identification of pseudogenes in the Drosophila melanogaster genome. Nucleic Acids Res., 31 ( 3): 1033–1037.
^ Long M., Langley C. H. (1993): Natural selection and the origin of jingwei, a chimeric processed functional gene in Drosophila. Science, 260 (5104): 91–95.
^ Balakirev E. S., Ayala F. J. (2003): Pseudogenes: are they "junk" or functional DNA? Annu. Rev. Genet., 37: 123–151.
^ Poliseno L. et al. (2010): A coding-independent function of gene and pseudogene mRNAs regulates tumour biology. Nature. 465 (7301): 1033–1038.

Vanjski linkovi

pseudogene interaction database, miRNA-pseudogenske i protein-pseudogenske interakcijske mape − baza podataka
Yale University pseudogene database Arhivirano 11. 2. 2015. na Wayback Machine
Hoppsigen database, Homologni procesuirani pseudogeni
Baza podataka pseudogena Arhivirano 11. 2. 2015. na Wayback Machine
Hoppsigen Baza podataka

[1] Nishikimi M., Kawai T., Yagi K. (1992): Guinea pigs possess a highly mutated gene for L-gulono-gamma-lactone oxidase, the key enzyme for L-ascorbic acid biosynthesis missing in this species. J. Biol. Chem., 267 (30): 21967-21972.

[2] "Arhivirana kopija". Arhivirano s originala, 11. 5. 2009. Pristupljeno 3. 2. 2015.CS1 održavanje: arhivirana kopija u naslovu (link)

[3] Zheng D. et al. (2007): Pseudogenes in the ENCODE regions: Consensus annotation, analysis of transcription, and evolution. Genome Res., 17 (6): 839–851.

[4] Harrison P. M., Milburn D., Zhang Z., Bertone P., Gerstein M. (2003): Identification of pseudogenes in the Drosophila melanogaster genome. Nucleic Acids Res., 31 ( 3): 1033–1037.

[5] Long M., Langley C. H. (1993): Natural selection and the origin of jingwei, a chimeric processed functional gene in Drosophila. Science, 260 (5104): 91–95.

[6] Balakirev E. S., Ayala F. J. (2003): Pseudogenes: are they "junk" or functional DNA? Annu. Rev. Genet., 37: 123–151.

[7] Poliseno L. et al. (2010): A coding-independent function of gene and pseudogene mRNAs regulates tumour biology. Nature. 465 (7301): 1033–1038.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]