PSEUDOGENES: CHỨC NĂNG VÀ LOẠI - SINH HỌC - 2026

Các pseudogenes là những trình tự phổ biến và khá phong phú trong bộ gen của các sinh vật sống, từ động vật và thực vật đến vi khuẩn. Trong lịch sử, chúng được coi là hóa thạch hoặc đơn giản là "DNA rác".

Tuy nhiên, ngày nay người ta biết rằng các pseudogenes có chức năng điều hòa, và một số thậm chí có thể được phiên mã thành RNA chức năng. Vai trò của nó trong điều hòa có thể được thực hiện thông qua quá trình im lặng hoặc hình thành các RNA nhỏ hoặc thông qua những thay đổi trong RNA thông tin mã hóa cho một loại protein nhất định.

Nguồn: Rcrzarg tại Wikipedia tiếng Anh

Trong các nghiên cứu được tiến hành trên bộ gen người, người ta ước tính rằng có khoảng 20.000 pseudogenes - một con số có thể so sánh với trình tự mã hóa protein.

Một số tác giả cho rằng rất khó để thiết lập ranh giới giữa gen và gen giả, vì trong một số trường hợp, chức năng của gen không rõ ràng. Kiến thức về pseudogenes hiện tại còn nông và vẫn còn nhiều câu hỏi về chủ đề này.

Pseudogenes là gì?

Pseudogenes là bản sao của một số gen có trình tự bị thiếu hoặc bị "hư hỏng" do nhiều nguyên nhân khác nhau.

Những hư hỏng này xảy ra do những thay đổi trong khung đọc hoặc codon dừng sớm. Tuy nhiên, chúng gợi nhớ về cấu trúc ở nhiều khía cạnh khác nhau của gen đã tạo ra chúng.

Pseudogenes có thể nằm ở bất kỳ đâu trong bộ gen. Quá trình chuyển đổi vị trí có thể khiến chúng tập hợp lại gần với gen paralogue của chúng, hoặc được chèn vào một vị trí xa - ngay cả trên một nhiễm sắc thể khác.

Lịch sử

DNA phức tạp hơn tưởng tượng. Không phải tất cả các phần của nó đều là mã hóa protein. Có nghĩa là, không phải tất cả các vùng đều được chuyển đổi thành RNA thông tin, sau đó được dịch mã thành một chuỗi các axit amin - các khối cấu tạo nên protein.

Với trình tự sắp xếp của bộ gen người, rõ ràng là chỉ một phần nhỏ (khoảng 2%) mã hóa cho protein. Các nhà sinh học ngay lập tức tự hỏi chức năng của lượng DNA khổng lồ dường như không quan trọng này.

Trong nhiều năm, tất cả các DNA không mã hóa cho protein, hoặc DNA không mã hóa, - một cách sai lầm - đều được coi là DNA rác.

Những vùng này bao gồm các phần tử có thể chuyển vị, các biến thể cấu trúc, các đoạn trùng lặp, các trình tự lặp lại song song, các phần tử không mã hóa được bảo tồn, RNA không mã hóa chức năng, các phần tử điều hòa và các pseudogenes.

Ngày nay, thuật ngữ DNA rác đã bị loại bỏ hoàn toàn khỏi tài liệu. Bằng chứng đã làm rõ ràng rằng các pseudogenes tham gia như các yếu tố điều hòa các chức năng khác nhau của tế bào.

Gen giả đầu tiên được báo cáo là vào năm 1977 trong DNA của động vật lưỡng cư Xenopus laevis. Từ thời điểm đó, các giả sinh khác nhau bắt đầu được báo cáo, ở các sinh vật khác nhau, bao gồm cả thực vật và vi khuẩn.

Đặc trưng

Như đã thảo luận, các gen giả còn rất xa mới là bản sao không hoạt động của gen khác. Các nghiên cứu gần đây ủng hộ ý tưởng rằng các pseudogenes hoạt động như các yếu tố điều chỉnh trong bộ gen, sửa đổi các "anh em họ" của chúng mã cho các protein.

Hơn nữa, một số pseudogenes có thể được phiên mã thành RNA, và một số thể hiện mô hình hoạt hóa mô cụ thể.

Phiên mã giả gen có thể được xử lý thành các RNA can thiệp nhỏ điều chỉnh trình tự mã hóa thông qua RNAi.

Một khám phá đáng chú ý là phát hiện ra rằng các gen giả có thể điều chỉnh các chất ức chế khối u và một số gen sinh ung thư nhất định, thông qua việc kích hoạt các microRNA cụ thể.

Trong phát hiện có giá trị này, người ta đã lưu ý rằng các pseudogenes thường mất khả năng điều hòa trong quá trình tiến triển của ung thư.

Thực tế này đảm bảo cần phải điều tra thêm về phạm vi thực sự của chức năng của gen giả, để có được ý tưởng tốt hơn về mạng lưới quản lý phức tạp mà chúng có liên quan và sử dụng thông tin này cho mục đích y tế.

Các loại giả tạo

Đã xử lý và chưa xử lý

Pseudogenes được phân thành hai loại lớn: đã qua xử lý và chưa qua xử lý. Sau này được chia thành một phân loại con thành đơn vị và giả trùng lặp.

Pseudogenes được tạo ra do sự suy giảm của các gen có nguồn gốc do nhân đôi trong quá trình tiến hóa. Những "suy giảm" này xảy ra bởi các quá trình khác nhau, có thể là đột biến điểm, chèn, xóa hoặc thay đổi trong khung đọc mở.

Mất năng suất hoặc biểu hiện do các sự kiện nói trên dẫn đến việc tạo ra gen giả chưa được xử lý. Những gen thuộc loại đơn nhất là một bản sao đơn lẻ của gen bố mẹ trở nên không có chức năng.

Các giả và bản sao chưa được xử lý duy trì cấu trúc của gen, với các intron và exon. Ngược lại, các giả tạo được xử lý bắt nguồn từ các sự kiện chuyển dịch lại vị trí.

Tái dịch mã xảy ra bằng cách tái tích hợp cDNA (DNA bổ sung, là bản sao ngược của bản phiên mã RNA thông tin) trong một vùng nhất định của bộ gen.

Trình tự sợi đôi của gen giả đã xử lý được tạo ra bởi một ARN sợi đơn do ARN polymerase II tạo ra.

Các gen sống, ảo và giả chết

Một cách phân loại khác, do Zheng và Gerstein đề xuất, phân loại các gen như gen sống, gen giả ma và gen giả chết. Sự phân loại này dựa trên chức năng của gen, và "sự sống" và "cái chết" của chúng.

Từ quan điểm này, gen sống là gen mã hóa protein, và gen giả chết là các phần tử trong bộ gen không được phiên mã.

Trạng thái trung gian bao gồm các giả gen, được phân loại thành ba loại phụ: gen giả đã hết, gen giả heo, và gen giả sắp chết.

Quan điểm tiến hóa

Bộ gen của các sinh vật cũng tiến hóa và các gen có đặc tính thay đổi và bắt nguồn từ de novo. Các cơ chế khác nhau làm trung gian cho các quá trình này, trong số đó là sao chép gen, dung hợp và phân hạch gen, chuyển gen bên, v.v.

Khi một gen bắt nguồn, nó đại diện cho một điểm khởi đầu để các lực lượng tiến hóa hoạt động.

Nhân đôi gen tạo ra một bản sao, nói chung, gen gốc vẫn giữ được chức năng của nó và bản sao - không chịu áp lực chọn lọc để duy trì chức năng ban đầu - có thể tự do đột biến và thay đổi chức năng.

Ngoài ra, gen mới có thể đột biến theo cách khiến nó trở thành gen giả và mất chức năng.

Người giới thiệu

1. Groen, JN, Capraro, D., & Morris, KV (2014). Vai trò mới nổi của gen giả thể hiện các RNA không mã hóa trong các chức năng của tế bào. Tạp chí quốc tế về hóa sinh và sinh học tế bào, 54, 350-355.
2. Pink, RC, Wicks, K., Caley, DP, Punch, EK, Jacobs, L., & Carter, DRF (2011). Pseudogenes: giả chức năng hay cơ quan điều tiết chính trong sức khỏe và bệnh tật ?. Rna, 17 (5), 792-798.
3. Poliseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, WJ, & Pandolfi, PP (2010). Một chức năng không phụ thuộc vào mã hóa của mRNA gen và gen giả quy định sinh học khối u. Thiên nhiên, 465 (7301), 1033.
4. Tutar Y. (2012). Pseudogenes. Hệ gen so sánh và chức năng, 2012, 424526.
5. Zheng, D., & Gerstein, MB (2007). Ranh giới không rõ ràng giữa gen và gen giả: người chết sống lại, hay là chúng ?. Xu hướng Di truyền học, 23 (5), 219-224.