PSZEUDOGÉNEK: FUNKCIÓK ÉS TÍPUSOK - BIOLÓGIA - 2026

Az ál állatok mindenütt jelen vannak és meglehetősen bőséges szekvenciák az élő szervezetek genomjában, állatoktól és növényektől baktériumokig. Történelmileg fosszilis anyagnak vagy egyszerűen "szemét DNS-nek" tekintették őket.

Ma azonban ismert, hogy az álszegének szabályozó funkcióval rendelkeznek, és néhányuk átírható még funkcionális RNS-ként. A szabályozásban betöltött szerepe kis RNS-ek elnémításával vagy kialakulásával, vagy egy bizonyos fehérjét kódoló messenger RNS változásaival valósítható meg.

Forrás: Rcrzarg az angol Wikipedia-ban

A humán genomon végzett vizsgálatokban becslések szerint körülbelül 20 000 ál-gén létezik - ez szám hasonló a fehérjéket kódoló szekvenciákhoz.

Egyes szerzők nehéznek tartják a határ meghatározását a gén és az ál-gén között, mivel bizonyos esetekben a gének nem működőképessége nem egyértelmű. Az álszegének jelenlegi ismerete sekély, és még mindig sok kérdés felmerül a témában.

Mi az álszegén?

Az álszegének bizonyos gének másolatai, amelyek hiányos vagy "sérült" szekvenciájúak, különböző okok miatt.

Ezek a károk az olvasási keretek vagy az idő előtti stop kodonok megváltozása miatt merülnek fel. Ezek azonban szerkezetileg emlékeztetnek az eredeti gén különféle aspektusaira.

Az álszegének a genomban bárhol elhelyezkedhetnek. Az újraátültetési folyamatok okozhatják, hogy csoportosuljanak a paralogue-génjük szomszédságában, vagy távoli helyre illeszthetők be - még egy másik kromoszómára is.

Történelem

A DNS összetettebb, mint amilyennek látszik. Nem minden szakaszában van protein-kódoló. Vagyis nem minden régió alakul át messenger RNS-ként, amelyet azután aminosavak sorozatává alakítanak - a fehérjék építőkövei.

Az emberi genom szekvenálásával egyértelművé vált, hogy csak kis rész (kb. 2%) kódolja a fehérjéket. A biológusok azonnal elgondolkodtak azon, hogy milyen nagy mennyiségű DNS működik fontosnak.

Sok éven át minden olyan DNS-t, amely nem kódolta a fehérjéket, vagy nem kódoló DNS-t, helytelenül, szemét DNS-nek tekintik.

Ezek a régiók tartalmazzák az átültethető elemeket, szerkezeti variánsokat, duplikált szegmenseket, tandem ismétlődő szekvenciákat, konzervált nem kódoló elemeket, funkcionális nem kódoló RNS-t, szabályozó elemeket és álszereket.

Manapság a szemét DNS kifejezést teljesen elhagyták az irodalomból. A bizonyítékok világossá tették, hogy az álszegének a különféle sejtfunkciók szabályozó elemeiként vesznek részt.

Az első áljelentés 1977-ben volt a Xenopus laevis kétéltű DNS-ében. Ettől a pillanattól kezdve különféle álszereket jelentettek különböző szervezetekben, ideértve a növényeket és a baktériumokat is.

Jellemzők

Amint azt tárgyaltuk, az álszegének nagyon távol állnak egy másik gén inaktív másolataitól. A legújabb tanulmányok alátámasztják azt az elképzelést, miszerint az álszegének szabályozó elemként működnek a genomban, módosítva "unokatestvéreiket", amelyek kódolják a fehérjéket.

Ezenkívül számos álszegen átírható RNS-be, és néhányukban szövetspecifikus aktivációs mintázatot mutatnak.

Az álszegén transzkriptumokat olyan kis interferáló RNS-ekké lehet feldolgozni, amelyek az RNSi-en keresztül szabályozzák a kódoló szekvenciákat.

Figyelemre méltó felfedezés az volt, hogy felismerték, hogy az álszegének specifikus mikroRNS-ek aktiválásával képesek a tumor szuppresszorokat és bizonyos onkogéneket szabályozni.

Ebben az értékes megállapításban megfigyelték, hogy az álszegének gyakran elveszítik szabályozásukat a rák progressziója során.

Ez a tény indokolja az álszegén funkciójának valódi terjedelmének további vizsgálatát, annak érdekében, hogy jobb képet kapjunk a bonyolult szabályozási hálózatról, amelyben részt vesznek, és ezeket az információkat orvosi célokra használják fel.

Az álszegének típusai

Feldolgozott és feldolgozatlan

Az álszegeneket két nagy kategóriába sorolják: feldolgozott és feldolgozatlan. Az utóbbiakat alkategóriákba osztják egységi és duplikált ál állatokba.

Az álszegeneket a gének romlása okozza, amelyek az evolúció során duplikációból származnak. Ezek a "károsodások" különböző folyamatok során fordulnak elő, legyen az pontmutációk, beillesztések, törlések vagy változások a nyitott leolvasási keretben.

A fent említett események miatt a termelékenység vagy az expresszió elvesztése feldolgozatlan pszeudogen termelését eredményezi. Az egységes típusú egy szülői gén egyetlen példánya, amely nem lesz funkcionális.

A feldolgozatlan ál állatok és másolatok fenntartják a gén szerkezetét, intronokkal és exonokkal. Ezzel szemben a feldolgozott pszeudogének retrotranszpozíciós eseményekből származnak.

A retrotranszpozíció egy cDNS (komplementer DNS, amely egy messenger RNS-transzkripció fordított másolata) reintegrációjával történik a genom egy bizonyos területén.

A feldolgozott pszeudogen kettős szálú szekvenciáját az egyszálú RNS generálja, amelyet az RNS polimeráz II generál.

Élő gének, fantom és halott ál állatok

Egy másik osztályozás, amelyet Zheng és Gerstein javasolt, a géneket élő géneknek, szellem ál-géneknek és halott ál-géneknek sorolja. Ez a besorolás a gén funkcionalitásán, valamint ezek "életén" és "halálán" alapul.

Ebből a szempontból az élő gének azok a gének, amelyek a fehérjéket kódolják, és az elhullott pszeudogének a genom olyan elemei, amelyeket nem írnak át.

Egy közbenső állapot fantompszeudogénekből áll, amelyeket három alkategóriába sorolnak: exponált pszeudogen, piggy back pseudogen és haldokló álszegén.

Evolúciós perspektíva

A szervezetek genomjai is fejlődnek, és a gének tulajdonságai megváltoznak, és de novo eredetűek. Különböző mechanizmusok közvetítik ezeket a folyamatokat, köztük a génduplikáció, a génfúzió és -hasadás, az oldalsó génátadás stb.

Amint a gén származik, kiindulási pontot jelent az evolúciós erők cselekedeteihez.

A génduplikáció olyan másolatot eredményez, amelyben az eredeti gén megtartja funkcióját, és a másolat - amelyre nincs szelektív nyomás a kezdeti funkció fenntartásához - képes szabadon mutálni és megváltoztatni a funkciót.

Alternatív megoldásként az új gén úgy mutálódhat, hogy ál-génvé váljon, és elveszíti funkcióját.

Irodalom

1. Groen, J. N., Capraro, D., és Morris, KV (2014). Az álszegén expresszált nem kódoló RNS-ek kialakuló szerepe a sejtfunkciókban. A biokémiai és sejtbiológiai nemzetközi folyóirat, 54, 350-355.
2. Pink, RC, Wicks, K., Caley, DP, Punch, EK, Jacobs, L., és Carter, DRF (2011). Pszeudogének: pszeudo-funkcionális vagy kulcsfontosságú szabályozók az egészségben és a betegségekben? Rna, 17 (5), 792-798.
3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, WJ és Pandolfi, PP (2010). A gén- és pszeudogén mRNS-k kódolástól független funkciója szabályozza a tumor biológiáját. Nature, 465 (7301), 1033.
4. Tutar Y. (2012). Pszeudogéneket. Összehasonlító és funkcionális genomika, 2012, 424526.
5. Zheng, D. és Gerstein, MB (2007). A gének és az ál állatok közötti kétértelmű határ: a halottak feltámadnak, vagy igaz? Trends in Genetics, 23 (5), 219-224.