Pseudogenes: funções e tipos

Os pseudogenes são sequências ubíquos e muito abundantes nos genomas de organismos vivos, a partir de animais e plantas para bactérias. Historicamente, eles eram considerados fósseis ou simplesmente como “DNA lixo”.

Hoje, no entanto, sabe-se que os pseudogenes têm funções reguladoras, e alguns podem até ser transcritos para um RNA funcional. Seu papel na regulação pode ser realizado silenciando ou formando pequenos RNAs ou por alterações no RNA mensageiro que codifica uma determinada proteína.

Pseudogenes: funções e tipos 1

Fonte: Rcrzarg na Wikipedia em inglês [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Em estudos no genoma humano, estima-se que existam cerca de 20.000 pseudogenes – um número comparável às seqüências que codificam proteínas.

Alguns autores consideram difícil estabelecer um limite entre um gene e um pseudogênio, uma vez que em algumas ocasiões a não funcionalidade dos genes não é clara. O conhecimento atual dos pseudogenes é superficial e ainda existem muitas questões sobre o assunto.

O que são pseudogenes?

Pseudogenes são cópias de certos genes que possuem seqüências deficientes ou “danificadas”, por várias razões.

Esses danos ocorrem devido a alterações nos quadros de leitura ou nos códons prematuros de parada. No entanto, você se lembra estruturalmente de vários aspectos do gene que os originou.

Os pseudogenes podem ser localizados em qualquer lugar do genoma. Os processos de retrotransposição podem fazer com que eles se agrupem adjacentes ao seu gene paralógico ou sejam inseridos em um local distante – mesmo em outro cromossomo.

História

O DNA é mais complexo do que parece. Nem todas as seções estão codificando proteínas. Ou seja, nem todas as regiões se tornam um RNA mensageiro, que é traduzido em uma sequência de aminoácidos – os blocos estruturais das proteínas.

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Com o seqüenciamento do genoma humano, ficou muito claro que apenas uma pequena porção (cerca de 2%) codifica proteínas. Os biólogos instantaneamente se perguntaram a função dessa imensa quantidade de DNA que, ao que parece, não é importante.

Por muitos anos, todo o DNA que não codificava proteínas ou DNA não codificador era considerado erroneamente como DNA lixo.

Essas regiões incluem elementos transponíveis, variantes estruturais, segmentos duplicados, sequências repetidas em tandem, elementos não codificadores conservados, RNA funcional não codificador, elementos reguladores e pseudogenes.

Hoje, o termo DNA lixo foi totalmente descartado da literatura. As evidências deixaram claro que os pseudogenes participam como elementos reguladores de diferentes funções celulares.

O primeiro pseudogênio relatado foi em 1977 no DNA do anfíbio Xenopus laevis . A partir desse momento, diferentes pseudogenes começaram a ser relatados, em diferentes organismos, incluindo plantas e bactérias.

Funções

Como discutido, os pseudogenes estão longe de serem cópias inativas de outro gene. Estudos recentes apóiam a idéia de que os pseudogenes agem como elementos reguladores no genoma, modificando seus “primos” que codificam proteínas.

Além disso, vários pseudogenes podem ser transcritos para o RNA, e alguns mostram um padrão de ativação específico de cada tecido.

A transcrição do pseudogênio pode ser processada em pequenos RNAs interferentes que regulam as seqüências de codificação via RNAi.

Uma descoberta notável foi descobrir que os pseudogenes são capazes de regular supressores de tumores e certos oncogenes, através da ativação de microRNAs específicos.

Nesta descoberta valiosa, observou-se que os pseudogenes frequentemente perdem sua regulação durante a progressão do câncer.

Esse fato justifica uma investigação mais profunda sobre o verdadeiro escopo da função do pseudogênio, para ter uma idéia melhor da intrincada rede reguladora em que estão envolvidos e para usar essas informações para fins médicos.

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Tipos de pseudogenes

Processado e não processado

Os pseudogenes são classificados em duas grandes categorias: processados ​​e não processados. Estes últimos são divididos em uma subcategoria em unidade e pseudogenes duplicados.

Os pseudogenes são produzidos pela deterioração dos genes que se originaram pela duplicação no curso da evolução. Essas “deficiências” ocorrem por meio de diferentes processos, sejam elas mutações específicas, inserções, deleções ou alterações no quadro de leitura aberto.

A perda de produtividade ou expressão devido aos eventos mencionados acima resulta na produção de pseudogênio não processado. Os do tipo de unidade são uma única cópia de um gene parental que se torna não funcional.

Pseudogenes e duplicados não processados ​​mantêm a estrutura de um gene, com íntrons e éxons. Por outro lado, os pseudogenes processados ​​se originam de eventos de retrotransposição.

A retrotransposição ocorre pela reintegração de um cDNA (DNA complementar, que é uma cópia reversa de um transcrito de RNA mensageiro) em uma determinada área do genoma.

A sequência de fita dupla do pseudogênio processado é gerada por um RNA de fita simples gerado pela RNA polimerase II.

Genes vivos, pseudogenes fantasmas e mortos

Outra classificação, proposta por Zheng e Gerstein, classifica genes como genes vivos, pseudogenes fantasmas e pseugenos mortos. Essa classificação é baseada na funcionalidade do gene e na “vida” e “morte” desses.

Sob essa perspectiva, genes vivos são os genes que codificam proteínas e pseudogenes mortos são elementos no genoma que não são transcritos.

Um estado intermediário é composto por pseudogenes fantasmas, classificados em três subcategorias: pseudogênio exagerado, pseudogene piggyback e pseudogene moribundo e pseudogene moribundo .

Perspectiva evolutiva

Os genomas dos organismos também evoluem e os genes têm a propriedade de mudar e originar de novo. Diferentes mecanismos mediam esses processos, entre eles a duplicação de genes, fusão e fissão de genes, transferência lateral de genes, etc.

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Uma vez originado, um gene representa um ponto de partida para as forças evolutivas agirem.

A duplicação de genes causa uma cópia em que, geralmente, o gene original mantém sua função e a cópia – que não está sob a pressão seletiva de manter a referida função inicial – pode mutar e alterar livremente a função.

Alternativamente, o novo gene pode sofrer mutações para que ele acabe sendo um pseudogênio e perca sua função.

Referências

  1. Groen, JN, Capraro, D. & Morris, KV (2014). O papel emergente do pseudogene expressou RNAs não codificadores nas funções celulares.O jornal internacional de bioquímica e biologia celular , 54 , 350-355.
  2. Pink, RC, Wicks, K., Caley, DP, Punch, EK, Jacobs, L., & Carter, DRF (2011). Pseudogenes: reguladores pseudo-funcionais ou chave na saúde e na doença?Rna , 17 (5), 792-798.
  3. Polyseno, L., Salmena, L., Zhang, J., Carver, B., Haveman, WJ, & Pandolfi, PP (2010). Uma função independente de codificação de mRNAs de genes e pseudogene regula a biologia do tumor.Nature , 465 (7301), 1033.
  4. Tutar Y. (2012). PseudogenesGenômica comparativa e funcional , 2012 , 424526.
  5. Zheng, D. e Gerstein, MB (2007). A fronteira ambígua entre genes e pseudogenes: os mortos ressuscitam, ou eles?Trends in Genetics , 23 (5), 219-224.

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