PSEUDOGENE: FUNCȚII ȘI TIPURI - BIOLOGIE - 2025

Cele Pseudogenes sunt secvențe omniprezente și destul de abundente in genomul de organisme vii, de la animale și plante la bacterii. Din punct de vedere istoric, au fost considerate fosile sau pur și simplu ca „ADN-uri de gunoi”.

Cu toate acestea, astăzi se știe că pseudogenii au funcții de reglare, iar unele pot fi chiar transcrise în ARN funcțional. Rolul său în reglare poate fi realizat prin reducerea la tăcere sau formarea ARN-urilor mici sau prin modificări în ARN-ul mesager care codifică o anumită proteină.

Sursa: Rcrzarg la Wikipedia engleză

În studiile efectuate asupra genomului uman, s-a estimat că există aproximativ 20.000 de pseudogene - un număr comparabil cu secvențele care codifică proteinele.

Unii autori consideră că este dificil să se stabilească o graniță între o genă și o pseudogenă, deoarece, în unele ocazii, non-funcționalitatea genelor nu este clară. Cunoașterea actuală a pseudogenelor este mică și există încă multe întrebări pe această temă.

Ce sunt pseudogene?

Pseudogenele sunt copii ale anumitor gene care au secvențe deficitare sau „deteriorate”, din cauza diverselor cauze.

Aceste daune apar din cauza modificărilor în cadrele de citire sau a codonilor de oprire prematură. Cu toate acestea, acestea sunt reminiscente structural în diferite aspecte ale genei care le-a generat.

Pseudogenele pot fi localizate oriunde în genom. Procesele de retrotranspoziție le pot determina să se aglomereze adiacente genei lor paralogene sau să fie inserate într-o locație îndepărtată - chiar și pe un alt cromozom.

Istorie

ADN-ul este mai complex decât pare. Nu toate secțiunile acesteia conțin proteine. Adică nu toate regiunile sunt transformate în ARN mesager, care este apoi tradus într-o secvență de aminoacizi - blocurile de construcție ale proteinelor.

Odată cu secvențializarea genomului uman, a devenit foarte clar că doar o mică porțiune (aproximativ 2%) codează proteinele. Biologii s-au întrebat instantaneu funcția acestei imense cantități de ADN care pare a fi lipsită de importanță.

Timp de mai mulți ani, tot ADN-ul care nu a codificat proteinele sau ADN-ul care nu codifică a fost - în mod greșit - considerat ADN de gunoi.

Aceste regiuni includ elemente transpuse, variante structurale, segmente duplicate, secvențe de repetare în tandem, elemente de codificare conservate, ARN funcțional de codificare, elemente de reglare și pseudogene.

Astăzi, termenul ADN neplăcut a fost abandonat total din literatura de specialitate. Dovada a făcut clar faptul că pseudogenii participă ca elemente de reglare a diferitelor funcții celulare.

Primul pseudogen raportat a fost în 1977 în ADN-ul Xenopus laevis amfibian. Din acel moment, diferite pseudogene au început să fie raportate, în diferite organisme, inclusiv în plante și bacterii.

Caracteristici

După cum s-a discutat, pseudogenele sunt foarte departe de a fi copii inactive ale altei gene. Studii recente susțin ideea că pseudogenii acționează ca elemente de reglare în genom, modificând „verișorii” lor care codifică proteinele.

Mai mult, mai multe pseudogene pot fi transcrise în ARN, iar unele arată un model de activare specific țesutului.

Transcrierea pseudogenei poate fi procesată în ARN-uri care interferă mici, care reglează secvențele de codificare prin ARN.

O descoperire notabilă a fost aceea de a constata că pseudogenii sunt capabili să regleze supresoarele tumorii și anumiți oncogeni, prin activarea microRNA-urilor specifice.

În această constatare valoroasă, s-a remarcat faptul că pseudogenii își pierd adesea reglarea în timpul evoluției cancerului.

Acest fapt garantează o investigație suplimentară cu privire la adevărata sferă a funcției pseudogenului, pentru a avea o idee mai bună despre rețeaua de reglementare complexă în care sunt implicați și pentru a utiliza aceste informații în scopuri medicale.

Tipuri de pseudogene

Procesat și neprocesat

Pseudogene sunt clasificate în două mari categorii: prelucrate și neprocesate. Acestea din urmă sunt împărțite într-o subcategorizare în pseudogene de unitate și duplicat.

Pseudogenele sunt produse de deteriorarea genelor care au apărut prin duplicare în cursul evoluției. Aceste „deprecieri” apar prin diferite procese, fie că este vorba de mutații punctuale, inserții, ștergeri sau modificări în cadrul de citire deschis.

Pierderea productivității sau a expresiei datorate evenimentelor menționate anterior determină producerea de pseudogene neprocesate. Cele de tip unitar sunt o singură copie a unei gene parentale care devine nefuncțională.

Pseudogene și duplicate neprocesate mențin structura unei gene, cu introni și exoni. În schimb, pseudogene procesate provin din evenimente de retrotranspoziție.

Retrotranspunerea are loc prin reintegrarea unui ADNc (ADN complementar, care este o copie inversă a unui transcript ARN mesager) într-o anumită zonă a genomului.

Secvența dublu-catenară a pseudogenei prelucrate este generată de un ARN monocatenar generat de ARN polimeraza II.

Genele vii, fantomele și pseudogenele moarte

O altă clasificare, propusă de Zheng și Gerstein, clasifică genele ca gene vii, pseudogene gene, și pseudogene. Această clasificare se bazează pe funcționalitatea genei și pe „viața” și „moartea” acestora.

Din această perspectivă, genele vii sunt genele care codifică proteinele, iar pseudogenele moarte sunt elemente din genom care nu sunt transcrise.

O stare intermediară este alcătuită din pseudogeni fantomă, care sunt clasificați în trei subcategorii: pseudogene exagerate, pseudogene din spate și pseudogene care mor.

Perspectivă evolutivă

De asemenea, genomele organismelor evoluează, iar genele au proprietatea de a se schimba și de a se genera de novo. Diferite mecanisme mediază aceste procese, printre care se numără duplicarea genelor, fuziunea și fisiunea genelor, transferul genic lateral etc.

Odată cu originea unei gene, aceasta reprezintă un punct de plecare pentru acțiunile forțelor evolutive.

Duplicarea genelor produce o copie în care, în general, gena originală își păstrează funcția și copia - care nu se află sub presiune selectivă pentru a menține funcția inițială menționată - poate muta liber și poate schimba funcția.

Alternativ, noua genă poate muta astfel încât să ajungă să fie o pseudogenă și să își piardă funcția.

Referințe

1. Groen, JN, Capraro, D., & Morris, KV (2014). Rolul emergent al pseudogenului exprimat ARN-uri necodificante în funcțiile celulare. Revista internațională de biochimie și biologie celulară, 54, 350-355.
2. Pink, RC, Wicks, K., Caley, DP, Punch, EK, Jacobs, L., & Carter, DRF (2011). Pseudogene: regulatori cheie pseudo-funcționali sau cheie în sănătate și boli ?. Rna, 17 (5), 792-798.
3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, WJ, și Pandolfi, PP (2010). O funcție independentă de codare a ARNm-urilor genice și pseudogene reglează biologia tumorală. Nature, 465 (7301), 1033.
4. Tutar Y. (2012). Pseudogenes. Comparativă și funcțională genomică, 2012, 424526.
5. Zheng, D., și Gerstein, MB (2007). Granița ambiguă dintre gene și pseudogene: morții se ridică, sau nu? Tendințe în genetică, 23 (5), 219-224.