ฟังก์ชันและชนิดของ Pseudogenes

pseudogenes พวกมันเป็นลำดับที่แพร่หลายและมีอยู่มากมายในจีโนมของสิ่งมีชีวิตตั้งแต่สัตว์และพืชไปจนถึงแบคทีเรีย ในอดีตพวกเขาถูกมองว่าเป็นฟอสซิลหรือเพียงแค่เป็น "ดีเอ็นเอขยะ".

อย่างไรก็ตามวันนี้เป็นที่รู้จักกันว่า pseudogenes มีหน้าที่กำกับดูแลและบางคนสามารถถ่ายทอดลงใน RNA ที่ใช้งานได้ บทบาทในการควบคุมสามารถทำได้โดยการปิดเสียงหรือการก่อตัวของ RNA ขนาดเล็กหรือโดยการเปลี่ยนแปลงใน Messenger RNA ซึ่งเป็นรหัสสำหรับโปรตีนบางชนิด.

ในการศึกษาที่ดำเนินการในจีโนมมนุษย์นั้นมีการประมาณว่ามี pseudogenes ประมาณ 20,000 pseudogenes ซึ่งเป็นจำนวนที่เทียบเคียงได้กับลำดับที่เข้ารหัสโปรตีน.

ผู้เขียนบางคนคิดว่าเป็นการยากที่จะสร้างข้อ จำกัด ระหว่างยีนและ pseudogene เนื่องจากในบางกรณีการไม่ทำงานของยีนไม่ชัดเจน ความรู้ปัจจุบันของ pseudogenes นั้นตื้นและยังมีคำถามมากมายเกี่ยวกับเรื่องนี้.

ดัชนี

• 1 pseudogenes คืออะไร?
• 2 ประวัติศาสตร์
• 3 ฟังก์ชั่น
• pseudogenes 4 ประเภท
  • 4.1 ประมวลผลและไม่ได้ประมวลผล
  • 4.2 ยีนที่มีชีวิต phantom และ pseudogenes ที่ตายแล้ว
• 5 มุมมองวิวัฒนาการ
• 6 อ้างอิง

pseudogenes คืออะไร?

Pseudogenes เป็นสำเนาของยีนบางตัวที่มีการขาดหรือ "เสียหาย" ลำดับด้วยเหตุผลต่างๆ.

ความเสียหายเหล่านี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในกรอบการอ่านหรือ codons stop ก่อนกำหนด อย่างไรก็ตามคุณจำโครงสร้างได้ในหลาย ๆ ด้านของยีนที่มีต้นกำเนิดมา.

Pseudogenes สามารถพบได้ทุกที่ในจีโนม กระบวนการ retrotransposition สามารถทำให้พวกเขาถูกจัดกลุ่มที่อยู่ติดกับยีน paralog ของพวกเขาหรือถูกแทรกในตำแหน่งที่ห่างไกล - แม้ในโครโมโซมอื่น.

ประวัติศาสตร์

DNA นั้นซับซ้อนกว่าที่คิด ไม่ใช่ทุกส่วนของรหัสโปรตีน นั่นคือไม่ใช่ทุกภูมิภาคกลายเป็นผู้ส่งสาร RNA ซึ่งถูกแปลเป็นลำดับของกรดอะมิโน - หน่วยการสร้างโปรตีน.

ด้วยการหาลำดับจีโนมของมนุษย์มันก็ชัดเจนว่ามีเพียงส่วนน้อย (ประมาณ 2%) ที่มีรหัสสำหรับโปรตีน ทันใดนั้นนักชีววิทยาสงสัยว่าการทำงานของ DNA ปริมาณมหาศาลนี้ซึ่งดูเหมือนจะไม่สำคัญ.

เป็นเวลาหลายปีที่ DNA ทั้งหมดที่ไม่ได้เข้ารหัสโปรตีนหรือ DNA ที่ไม่ได้เข้ารหัสนั้นถูกพิจารณาว่าเป็น DNA ที่ผิด.

ภูมิภาคเหล่านี้รวมถึงองค์ประกอบ transposable, ตัวแปรโครงสร้าง, ส่วนที่ซ้ำกัน, ลำดับซ้ำ ๆ ในควบคู่, อนุรักษ์องค์ประกอบที่ไม่ใช่การเข้ารหัส, ฟังก์ชั่นที่ไม่เข้ารหัส RNA, องค์ประกอบการกำกับดูแลและ pseudogenes.

ทุกวันนี้คำว่า DNA ขยะนั้นถูกละทิ้งไปอย่างสิ้นเชิงจากวรรณกรรม หลักฐานทำให้ชัดเจนว่า pseudogenes มีส่วนร่วมในฐานะองค์ประกอบด้านกฎระเบียบของฟังก์ชั่นโทรศัพท์มือถือที่แตกต่างกัน.

pseudogene รายงานครั้งแรกคือในปี 1977 ใน DNA ของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ Xenopus laevis. จากช่วงเวลานั้น pseudogenes ที่แตกต่างกันเริ่มมีการรายงานในสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ รวมถึงพืชและแบคทีเรีย.

ฟังก์ชั่น

ตามที่กล่าวมา pseudogenes นั้นยังห่างไกลจากการไม่ได้รับสำเนาของยีนอื่น การศึกษาล่าสุดสนับสนุนแนวคิดที่ว่า pseudogenes ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบด้านกฎระเบียบในจีโนมโดยดัดแปลง "ญาติ" ของพวกเขาซึ่งเป็นรหัสสำหรับโปรตีน.

นอกจากนี้ pseudogenes หลายตัวสามารถถอดความใน RNA ได้และบางอันก็แสดงรูปแบบการกระตุ้นเฉพาะของแต่ละเนื้อเยื่อ.

Transcript ของ pseudogene สามารถถูกประมวลผลเป็น RNA รบกวนขนาดเล็กที่ควบคุมลำดับการเข้ารหัสผ่าน RNAi.

การค้นพบที่น่าทึ่งคือการค้นพบว่า pseudogenes สามารถควบคุมการยับยั้งเนื้องอกและ oncogenes บางอย่างได้โดยการเปิดใช้งาน microRNA ที่เฉพาะเจาะจง.

ในการค้นพบที่มีค่านี้พบว่า pseudogenes มักจะสูญเสียการควบคุมในระหว่างการลุกลามของมะเร็ง.

ความจริงข้อนี้แสดงให้เห็นถึงขอบเขตที่แท้จริงของการทำงานของ pseudogene ที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเพื่อให้มีความคิดที่ดีขึ้นเกี่ยวกับเครือข่ายการกำกับดูแลที่ซับซ้อนที่พวกเขามีส่วนร่วม.

ประเภทของ pseudogenes

ดำเนินการแล้วและไม่ผ่านกระบวนการ

Pseudogenes แบ่งออกเป็นสองประเภทกว้าง ๆ คือประมวลผลและไม่ประมวลผล หลังถูกแบ่งออกเป็นหมวดหมู่ย่อยเป็น pseudogenes รวมและซ้ำ.

Pseudogenes ผลิตโดยการเสื่อมสภาพของยีนที่เกิดจากการทำซ้ำในกระบวนการวิวัฒนาการ "ความบกพร่อง" เหล่านี้เกิดขึ้นผ่านกระบวนการต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนจุดการแทรกการลบหรือการเปลี่ยนแปลงในกรอบการอ่านที่เปิดอยู่.

การสูญเสียผลผลิตหรือการแสดงออกอันเนื่องมาจากเหตุการณ์ดังกล่าวแปลเป็นการผลิต pseudogene ที่ยังไม่ผ่านกระบวนการ ชนิดหน่วยเป็นสำเนาหนึ่งของยีนหลักที่ไม่สามารถใช้งานได้.

pseudogenes ที่ยังไม่ได้ประมวลผลและส่วนที่ซ้ำซ้อนจะรักษาโครงสร้างของยีนด้วย introns และ exons ในทางตรงกันข้าม pseudogenes ที่ประมวลผลมาจากเหตุการณ์ retrotransposition.

Retrotransposition เกิดขึ้นจากการรวมตัวกันของ cDNA (ดีเอ็นเอเสริมซึ่งเป็นสำเนาย้อนกลับของ transcript RNA ของผู้ส่งสาร) ลงในพื้นที่หนึ่งของจีโนม.

ลำดับสองครั้งที่ควั่นของ pseudogene ที่ประมวลผลถูกสร้างขึ้นโดย RNA เดี่ยวที่สร้างขึ้นโดย RNA polymerase II.

ยีนที่มีชีวิต, pseudogenes ผีและคนตาย

การจำแนกประเภทอื่นเสนอโดย Zheng และ Gerstein จำแนกยีนเป็นยีนที่มีชีวิต pseudogenes phantoms และ pseudogenes ที่ตายแล้ว การจำแนกประเภทนี้ขึ้นอยู่กับการทำงานของยีนและ "ชีวิต" และ "ความตาย" ของสิ่งเหล่านี้.

ภายใต้มุมมองนี้ยีนที่มีชีวิตเป็นยีนที่เป็นรหัสของโปรตีนและ pseudogenes ที่ตายแล้วเป็นองค์ประกอบในจีโนมที่ไม่ได้ถ่ายสำเนา.

รัฐระดับกลางประกอบด้วย phantom pseudogenes ซึ่งแบ่งออกเป็นสามประเภทย่อย: pseudogene exaptated, pseudogene piggyback และ pseudogene ที่กำลังจะตาย (จากภาษาอังกฤษ อัดแน่น pseudogene, Pseudogene piggy-back, และ pseudogene ที่กำลังจะตาย).

มุมมองวิวัฒนาการ

จีโนมของสิ่งมีชีวิตวิวัฒนาการและยีนมีคุณสมบัติในการเปลี่ยนแปลงและกำเนิด เดอโนโว. กลไกต่าง ๆ เป็นสื่อกลางกระบวนการเหล่านี้ในหมู่พวกเขาการทำสำเนายีนฟิวชั่นและฟิชชันของยีนการถ่ายโอนด้านข้างของยีน ฯลฯ.

เมื่อยีนถูกสร้างขึ้นมันจะเป็นจุดเริ่มต้นเพื่อให้กองกำลังวิวัฒนาการสามารถกระทำได้.

การทำสำเนายีนมีต้นกำเนิดมาจากการทำสำเนาโดยทั่วไปยีนดั้งเดิมยังคงหน้าที่การทำงานและสำเนาซึ่งไม่อยู่ภายใต้ความกดดันที่เลือกในการรักษาหน้าที่เริ่มต้นนั้น - สามารถกลายพันธุ์ได้อย่างอิสระและเปลี่ยนฟังก์ชัน.

อีกวิธีหนึ่งยีนใหม่สามารถกลายพันธุ์ในลักษณะที่มันจะกลายเป็น pseudogene และสูญเสียการทำงานของมัน.

การอ้างอิง

1. Groen, J. N. , Capraro, D. , & Morris, K. V. (2014) บทบาทที่เกิดขึ้นใหม่ของ pseudogene non-coding RNA ในฟังก์ชั่นโทรศัพท์มือถือ. วารสารระหว่างประเทศของชีวเคมี & ชีววิทยาของเซลล์, 54, 350-355.
2. Pink, R.C. , Wicks, K. , Caley, D.P. , Punch, E.K. , Jacobs, L. , & Carter, D.R. F. (2011) Pseudogenes: pseudo-functional หรือผู้ควบคุมหลักด้านสุขภาพและโรค?. อาร์เอ็นเอ, 17(5), 792-798.
3. Poliseno, L. , Salmena, L. , Zhang, J. , Carver, B. , Haveman, W. J. , & Pandolfi, P. P. (2010) ฟังก์ชั่นการเข้ารหัสที่เป็นอิสระของยีนและ pseudogene mRNAs ควบคุมชีววิทยาของเนื้องอก. ธรรมชาติ, 465(7301), 1033.
4. Tutar Y. (2012) pseudogenes. ฟังก์ชั่นเปรียบเทียบและฟังก์ชั่น, 2012, 424526.
5. Zheng, D. , & Gerstein, M. B. (2007) ขอบเขตที่คลุมเครือระหว่างยีนและ pseudogenes: ความตายลุกขึ้นหรือทำอย่างนั้น?. แนวโน้มทางพันธุศาสตร์, 23(5), 219-224.