- מהם פסאודוגנים?
- הִיסטוֹרִיָה
- מאפיינים
- סוגי פסאודוגנים
- מעובד ולא מעובד
- גנים חיים, פנטום ופסאודוגנים מתים
- נקודת מבט אבולוציונית
- הפניות
פסוידו- הם רצפים בכל מקום ודי בשפע הגנום של אורגניזמים חיים, מן החיות והצמחים לחיידקים. מבחינה היסטורית הם נחשבו למאובנים או פשוט כ"- DNA זבל ".
עם זאת, כיום ידוע שלפסאודוגנים יש פונקציות רגולטוריות, וחלקם אף יכולים להיות מועתקים ל- RNA פונקציונלי. תפקידו בוויסות יכול להתבצע באמצעות השתקה או היווצרות RNAs קטנים או באמצעות שינויים ב- RNA המסנג'ר שקודד חלבון מסוים.
מקור: Rcrzarg בוויקיפדיה האנגלית
במחקרים שנערכו על הגנום האנושי, ההערכה היא כי ישנם כ 20,000 פסאודוגנים - מספר הדומה לרצפים המקודדים לחלבונים.
מחברים מסוימים מעריכים כי קשה לקבוע גבול בין גן לפסאודוגן, מכיוון שבמקרים מסוימים אי-הפונקציונליות של הגנים אינה ברורה. הידע הנוכחי של פסאודוגנים הוא רדוד ועדיין יש שאלות רבות בנושא.
מהם פסאודוגנים?
Pseudogenes הם עותקים של גנים מסוימים שיש להם רצפים חסרים או "פגומים", כתוצאה מסיבות שונות.
נזקים אלה מתרחשים כתוצאה משינויים במסגרות הקריאה או בקודי עצירה מוקדמים. עם זאת, אלה מזכירים מבחינה מבנית היבטים שונים של הגן שמקורם.
ניתן למצוא Pseudogenes בכל מקום בגנום. תהליכי רטרוטרנספוזיציה יכולים לגרום להם להתקבץ סמוך לגן הפרלוגי שלהם, או להכנסתם למקום מרוחק - אפילו בכרומוזום אחר.
הִיסטוֹרִיָה
ה- DNA מורכב יותר מכפי שנראה. לא כל החלקים בו מקודדים חלבונים. כלומר, לא כל האזורים מומרים ל RNA שליח, אשר מתורגם לאחר מכן לרצף של חומצות אמינו - אבני הבניין של חלבונים.
עם רצף הגנום האנושי, התברר מאוד שרק חלק קטן (כ -2%) מקודד לחלבונים. הביולוגים תהו מייד את תפקוד הכמות העצומה הזו של DNA שנראה כלא חשוב.
במשך שנים רבות, כל ה- DNA שלא קידד חלבונים, או DNA שאינו מקודד, נחשב - בטעות - ל- DNA זבל.
אזורים אלה כוללים אלמנטים הניתנים להמרה, גרסאות מבניות, קטעים כפולים, רצפים חוזרים של טנדם, אלמנטים לא מקודדים שמורים, RNA פונקציונלי שאינו מקודד, אלמנטים רגולטוריים ופסאודוגנים.
כיום המונח DNA זבל נשמט לחלוטין מהספרות. עדויות הבהירו כי פסאודוגנים משתתפים כאלמנטים רגולטוריים של תפקודים סלולריים שונים.
הפסאודוגן הראשון עליו דווח היה בשנת 1977 ב- DNA של ה- Xenopus laevis האמפיבי. מאותו הרגע החלו לדווח על פסאודוגנים שונים, באורגניזמים שונים, כולל צמחים וחיידקים.
מאפיינים
כפי שנדון, פסאודוגנים רחוקים מאוד מלהיות עותקים לא פעילים של גן אחר. מחקרים אחרונים תומכים ברעיון כי פסאודוגנים פועלים כאלמנטים רגולטוריים בגנום, ומשנים את "בני דודיהם" המקודדים לחלבונים.
יתר על כן, ניתן להעתיק מספר פסאודוגנים ל- RNA, וחלקם מראים דפוס הפעלה ספציפי לרקמות.
ניתן לעבד את תעתיק הפסאודוגן לכדי RNA המפריעים קטנים המווסתים את רצפי הקידוד באמצעות RNAi.
תגלית בולטת הייתה לגלות כי פסאודוגנים מסוגלים לווסת דיכוי גידולים ואונקוגנים מסוימים, באמצעות הפעלת מיקרו-רנ"א ספציפית.
בממצא יקר ערך זה צוין כי פסאודוגנים מאבדים לעיתים קרובות את הרגולציה שלהם במהלך התקדמות סרטן.
עובדה זו מצדיקה בדיקה נוספת לגבי ההיקף האמיתי של תפקידה של הפסאודוגן, כדי לקבל מושג טוב יותר על רשת הרגולציה המורכבת בה הם מעורבים, ולהשתמש במידע זה למטרות רפואיות.
סוגי פסאודוגנים
מעובד ולא מעובד
Pseudogenes מסווגים לשתי קטגוריות רחבות: מעובד ולא מעובד. האחרונים מחולקים לקטגוריית משנה לפסאודוגנים יחידים ומשוכפלים.
Pseudogenes מיוצרים על ידי התדרדרות של גנים שמקורם בשכפול במהלך ההתפתחות. "ליקויים" אלה מתרחשים על ידי תהליכים שונים, בין אם מדובר במוטציות נקודתיות, הכנסות, מחיקות או שינויים במסגרת הקריאה הפתוחה.
אובדן פריון או ביטוי כתוצאה מהאירועים הנ"ל מביא לייצור פסאודוגן לא מעובד. אלה מהסוג היחידה הם עותק יחיד של גן הורי ההופך לבלתי פונקציונאלי.
פסאודוגנים ושכפולים לא מעובדים שומרים על מבנה של גן, עם אינטרונים ואקסונים. לעומת זאת, פסאודוגנים מעובדים מקורם באירועי טרנספרנסוזיציה.
טרנס-טרנספורמציה מתרחשת על ידי שילוב מחדש של cDNA (DNA משלים, המהווה העתק הפוך של תעתיק RNA של שליח) לאזור מסוים בגנום.
הרצף הכפול גדילי של הפסאודוגן המעובד נוצר על ידי RNA חד-גדילי שנוצר על ידי RNA פולימראז II.
גנים חיים, פנטום ופסאודוגנים מתים
סיווג אחר, שהוצע על ידי ג'נג וגרשטיין, מסווג גנים כגנים חיים, פסאודוגנים רפאים ופסאודוגנים מתים. סיווג זה מבוסס על פונקציונליות הגן ועל "החיים" וה"מוות "של אלה.
מנקודת מבט זו, גנים חיים הם הגנים המקודדים לחלבונים, ופסאודוגנים מתים הם יסודות בגנום שאינם מתועתקים.
מצב ביניים מורכב מפסאודוגנים פנטומים, המסווגים לשלוש תת-קטגוריות: פסאודוגן שהוצא, פסאודוגן חזיר-גב, ופסאודוגן גוסס.
נקודת מבט אבולוציונית
הגנום של אורגניזמים מתפתח גם ולגנים יש את המאפיין להשתנות ומקורם דה נובו. מנגנונים שונים מתווכים תהליכים אלה, ביניהם שכפול של גנים, היתוך גנים וביקוע, העברת גנים לרוחב וכו '.
ברגע שמקורו של גן הוא מייצג נקודת מוצא של כוחות אבולוציוניים לפעול.
שכפול גנים מייצר עותק שבו בדרך כלל הגן המקורי שומר על תפקודו וההעתק - שאינו נמצא תחת לחץ סלקטיבי לשמירה על הפונקציה הראשונית האמורה - יכול להשתנות ולשנות את התפקוד באופן חופשי.
לחילופין, הגן החדש יכול להשתנות בצורה כזו שהוא בסופו של דבר להיות פסאודוגן ולאבד את תפקודו.
הפניות
- Groen, JN, Capraro, D., & Morris, KV (2014). התפקיד המתהווה של פסאודוגן ביטא RNA לא מקודד בתפקודים הסלולריים. כתב העת הבינלאומי לביוכימיה וביולוגיה של התא, 54, 350-355.
- Pink, RC, Wicks, K., Caley, DP, Punch, EK, Jacobs, L., & Carter, DRF (2011). Pseudogenes: פסאודו פונקציונלי או ויסות מפתח בבריאות ומחלות ?. רנא, 17 (5), 792-798.
- Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, WJ, and Pandolfi, PP (2010). פונקציה בלתי תלויה בקידוד של mRNA של גן ופסאודוגן מסדירה את הביולוגיה של הגידול. טבע, 465 (7301), 1033.
- תותר י '(2012). פסאודוגנים. גנומיקה השוואתית ופונקציונאלית, 2012, 424526.
- ג'נג, ד., וגרשטיין, מ.ב. (2007). הגבול הדו-משמעי בין גנים לבין פסאודוגנים: המתים קמים, או שהם כן. מגמות בגנטיקה, 23 (5), 219-224.