Pseudogene sind dysfunctional Verwandte von Genen, die ihre Protein codierende Fähigkeit verloren haben oder in der Zelle sonst nicht mehr ausgedrückt werden. Obwohl einige introns nicht haben oder Befürworter (diese Pseudogene von mRNA kopiert und ins Chromosom vereinigt werden und bearbeitete Pseudogene genannt werden), haben die meisten einige genähnliche Eigenschaften (wie Befürworter, Inseln von CpG, und spleißen Sie Seiten), sie werden dennoch nichtfunktionell, wegen ihres Mangels an der Protein codierenden Fähigkeit betrachtet, die sich aus verschiedenen genetischen Untauglichkeiten (Frühhalt codons, frameshifts, oder ein Mangel an der Abschrift) oder ihre Unfähigkeit ergibt, RNS (solcher als mit rRNA Pseudogenen) zu verschlüsseln. So der Begriff, ins Leben gerufen 1977 von Jacq, u. a., wird aus dem Präfix zusammengesetzt, was falsch, und das Wurzelgen bedeutet, das die Haupteinheit der molekularen Genetik ist.

Weil von Pseudogenen allgemein als der letzte Halt für das genomic Material gedacht wird, das vom Genom entfernt werden soll, werden sie häufig als Trödel-DNA etikettiert. Wir können ein Pseudogen betrieblich als ein Bruchstück der nucleotide Folge definieren, die einem bekannten Protein Gebiete, aber mit dem Halt codons oder der frameshifts Mitte Gebiet ähnelt. Dennoch enthalten Pseudogene faszinierende biologische und evolutionäre Geschichten innerhalb ihrer Folgen. Das ist wegen einer geteilten Herkunft eines Pseudogens mit einem funktionellen Gen: Ebenso hat dieser Darwin an zwei Arten gedacht als, vielleicht eine geteilte allgemeine Herkunft zu haben, die um Millionen von Jahren der Entwicklungsabschweifung gefolgt ist (sieh Artbildung), ein Pseudogen und sein verbundenes funktionelles Gen teilen auch einen gemeinsamen Ahnen und sind als getrennte genetische Entitäten mehr als Millionen von Jahren abgewichen.

Eigenschaften von Pseudogenen

Pseudogene werden durch eine Kombination der Homologie zu einem bekannten Gen und Nichtfunktionalität charakterisiert. D. h. obwohl jedes Pseudogen eine DNA-Folge hat, die einem funktionellen Gen ähnlich ist, sind sie dennoch unfähig, funktionelle Endprodukte zu erzeugen. Pseudogene sind ziemlich schwierig, zu identifizieren und in Genomen zu charakterisieren, weil die zwei Voraussetzungen der Homologie und Nichtfunktionalität durch Folge-Berechnungen und Anordnungen einbezogen aber nicht biologisch bewiesen werden.

1. Homologie wird durch die Folge-Identität zwischen den DNA-Folgen des Pseudogens und Elternteilgens einbezogen. Nach dem Übereinstimmen der zwei Folgen wird der Prozentsatz von identischen Grundpaaren geschätzt. Eine hohe Folge-Identität (gewöhnlich zwischen 40 % und 100 %) bedeutet, dass es hoch wahrscheinlich ist, dass diese zwei Folgen von einer allgemeinen Erbfolge abgewichen sind (sind homolog), und hoch kaum dass diese zwei Folgen unabhängig geschaffen wurden (sieh Konvergente Evolution).
2. Nichtfunktionalität kann sich auf viele Weisen äußern. Normalerweise muss ein Gen mehrere Schritte im Gehen von einer genetischen DNA-Folge bis ein völlig funktionelles Protein durchgehen: Abschrift, pre-mRNA Verarbeitung, Übersetzung und Protein-Falte ist alle erforderlichen Teile dieses Prozesses. Wenn einige dieser Schritte scheitert, dann kann die Folge nichtfunktionell betrachtet werden. In der Pseudogenidentifizierung des hohen Durchflusses sind die meistens identifizierten Untauglichkeiten Halt codons und frameshifts, die fast allgemein die Übersetzung eines funktionellen Protein-Produktes verhindern.

Pseudogene für RNS-Gene sind häufig leichter zu entdecken. Viele RNS-Gene kommen als vielfache Kopie-Gene vor, und Pseudogene werden durch die Folge-Identität und Position innerhalb des Gebiets identifiziert.

Typen und Ursprung von Pseudogenen

Es gibt drei Haupttypen von Pseudogenen, allen mit verschiedenen Mechanismen des Ursprungs und der charakteristischen Eigenschaften. Die Klassifikationen von Pseudogenen sind wie folgt:

1. Bearbeitet (oder retrotransposed) Pseudogene. In höher eukaryotes sind besonders Säugetiere, retrotransposition ein ziemlich allgemeines Ereignis, das einen riesigen Einfluss auf die Zusammensetzung des Genoms gehabt hat. Zum Beispiel, irgendwo zwischen 30 % - 44 % des menschlichen Erbgutes besteht aus wiederholenden Elementen wie SINUS und LINIEN (sieh retrotransposons). Im Prozess von retrotransposition ist ein Teil der mRNA Abschrift eines Gens spontan abgeschriebener Rückrücken in die DNA und eingefügt in die chromosomale DNA. Obwohl retrotransposons gewöhnlich Kopien von sich schaffen, ist es in im vitro System gezeigt worden, dass sie retrotransposed Kopien von zufälligen Genen auch schaffen können. Sobald diese Pseudogene zurück ins Genom eingefügt werden, enthalten sie gewöhnlich einen poly-A Schwanz, und haben gewöhnlich ihren introns spleißen lassen; das sind beide Gütestempel-Eigenschaften von cDNAs. Jedoch, weil sie aus einem reifen mRNA Produkt abgeleitet werden, fehlen bearbeitete Pseudogene auch stromaufwärts Befürworter von normalen Genen; so werden sie "tot nach der Ankunft" betrachtet, nichtfunktionelle Pseudogene sofort nach dem retrotransposition Ereignis werdend. Jedoch gelegentlich tragen diese Einfügungen exons zu vorhandenen Genen und gewöhnlich über wechselweise gesplissene Abschriften bei. Eine weitere Eigenschaft von bearbeiteten Pseudogenen ist allgemeine Stutzung des 5' Endes hinsichtlich der Elternteilfolge, die ein Ergebnis relativ non-processive retrotransposition Mechanismus ist, der bearbeitete Pseudogene schafft.
2. Nichtbearbeitet (oder kopiert) Pseudogene. Genverdoppelung ist ein anderer allgemeiner und wichtiger Prozess in der Evolution von Genomen. Eine Kopie eines funktionellen Gens kann infolge eines Genverdoppelungsereignisses entstehen und nachher Veränderungen erwerben, die sie veranlassen, nichtfunktionell zu werden. Kopierte Pseudogene haben gewöhnlich alle gleich Eigenschaften von Genen, einschließlich einer intakten exon-intron Struktur und Befürworter-Folgen. Der Verlust einer Funktionalität eines kopierten Gens hat gewöhnlich wenig Wirkung auf eine Fitness eines Organismus, da eine intakte funktionelle Kopie noch besteht. Gemäß einigen Entwicklungsmodellen zeigen geteilte kopierte Pseudogene die Entwicklungszusammenhängendkeit von Menschen und den anderen Primaten an. Wenn Pseudogenization, der es wegen der Genverdoppelung, es gewöhnlich ist, in den ersten paar Millionen wenige Jahre nach der Genverdoppelung vorkommt, vorausgesetzt dass das Gen zu keinem Auswahl-Druck unterworfen gewesen wird. Die funktionelle Überfülle wird durch die Genverdoppelung erzeugt, und größtenteils ist es natürlich nicht vorteilhaft, zwei identische Gene zu tragen, und Veränderungen, der entweder Struktur oder Funktion von irgendwelchen der zwei Gene stört, sind nicht schädlich und werden durch das Auswahlverfahren nicht entfernt. Infolgedessen wird dieses Gen, das allmählich verändert worden ist, ein Pseudogen und wird entweder unausgesprochen sein oder functionless. Diese Art des Entwicklungsschicksals wird von der Bevölkerung das genetische Modellieren und auch durch die Genom-Analyse gezeigt. Diese Pseudogene gemäß dem Entwicklungszusammenhang werden entweder gelöscht oder so verschieden von den elterlichen Genen werden, so dass sie nicht mehr identifizierbar sein werden. Relativ junge Pseudogene können wegen ihrer Folge-Ähnlichkeit erkennbar sein.
3. Arbeitsunfähige Gene oder einheitliche Pseudogene. Verschiedene Veränderungen können ein Gen verhindern, erfolgreich abgeschrieben oder übersetzt zu werden, und ein Gen kann nichtfunktionell oder ausgeschaltet werden, wenn solch eine Veränderung fest in der Bevölkerung wird. Das ist derselbe Mechanismus, durch den nichtbearbeitete Gene ausgeschaltet werden, aber der Unterschied ist in diesem Fall, dass das Gen vor dem arbeitsunfähigen Werden nicht kopiert wurde. Normalerweise würde solche Gendeaktivierung kaum fest in einer Bevölkerung werden, aber verschiedene Bevölkerungseffekten, wie genetischer Antrieb, ein Bevölkerungsengpass, oder in einigen Fällen, Zuchtwahl, können zu Fixieren führen. Das klassische Beispiel eines einheitlichen Pseudogens ist das Gen, das vermutlich das Enzym L gulono \U 03B3\lactone oxidase (GULO) in Primaten codiert hat. In allen Säugetieren, die außer Primaten (außer Versuchskaninchen) studiert sind, hilft GULO in der Biosynthese von Askorbinsäure (Vitamin C), aber es besteht als ein arbeitsunfähiges Gen (GULOP) in Menschen und anderen Primaten. Ein anderes interessantes und neueres Beispiel eines arbeitsunfähigen Gens, das die Deaktivierung des caspase 12 Gen (durch eine Quatsch-Veränderung) zur positiven Auswahl in Menschen verbindet.

Pseudogene können molekulare genetische Studien komplizieren. Zum Beispiel kann ein Forscher, der ein Gen durch PCR verstärken will, gleichzeitig ein Pseudogen verstärken, das ähnliche Folgen teilt. Das ist als PCR Neigung oder Erweiterungsneigung bekannt. Ähnlich werden Pseudogene manchmal als Gene in Genom-Folgen kommentiert.

Bearbeitete Pseudogene werfen häufig ein Problem für Genvorhersageprogramme auf, häufig misidentified als echte Gene oder exons seiend. Es ist vorgeschlagen worden, dass die Identifizierung von bearbeiteten Pseudogenen helfen kann, die Genauigkeit von Genvorhersagemethoden zu verbessern.

Es ist auch gezeigt worden, dass die Elternteilfolgen, die bearbeitete Pseudogene verursachen, ihr Codierpotenzial schneller verlieren als diejenigen, die nichtbearbeitete Pseudogene verursachen.

Funktionelle Pseudogene?

Definitionsgemäß haben Pseudogene an einer Funktion Mangel. Jedoch verlässt sich die Klassifikation von Pseudogenen allgemein auf die rechenbetonte Analyse von genomic Folgen mit komplizierten Algorithmen. Das hat zur falschen Identifizierung von Pseudogenen geführt. Zum Beispiel, wie man einmal dachte, war das funktionelle, schimärische Gen jingwei in der Taufliege ein bearbeitetes Pseudogen.

Es ist gegründet worden, dass ziemlich viele Pseudogene den Prozess der Abschrift durchgehen können, entweder wenn ihr eigener Befürworter noch intakt oder in einigen Fällen der Befürworter eines nahe gelegenen Gens verwendend ist; dieser Ausdruck von Pseudogenen scheint auch, gewebespezifisch zu sein. 2003 hat Hirotsune. ein retrotransposed Pseudogen identifiziert, dessen Abschrift angeblich eine Trans-Durchführungsrolle im Ausdruck seines homologen Gens, Makorin1 (MKRN1) spielt (sieh auch Ringfinger-Gebiet und ubiquitin ligases), und hat das als ein allgemeines Modell angedeutet, unter dem Pseudogene eine wichtige biologische Rolle spielen können. Andere Forscher haben ähnliche Rollen für andere Pseudogene seitdem Hypothese aufgestellt. Eine bioinformatics Analyse hat gezeigt, dass bearbeitete Pseudogene in introns von kommentierten Genen eingefügt werden und in wechselweise gesplissene Abschriften vereinigt werden können. Der Bericht von Hirotsune hat zwei Molekularbiologen aufgefordert, wissenschaftliche Literatur auf dem Thema von Pseudogenen sorgfältig nachzuprüfen. Zur Überraschung von vielen haben sie mehrere Beispiele gefunden, in denen Pseudogene eine Rolle in der Genregulierung und dem Ausdruck spielen, die Gruppe von Hirotsune zwingend, ihren Anspruch aufzuheben, dass sie erst waren, um Pseudogenfunktion zu identifizieren. Außerdem ist um die ursprünglichen Ergebnisse von Hirotsune. bezüglich Makorin1 kürzlich stark gekämpft worden; so wurde die Möglichkeit, dass einige Pseudogene wichtige biologische Funktionen haben konnten, diskutiert.

Zusätzlich haben Universität Chicagos und Universität von Wissenschaftlern von Cincinnati 2002 berichtet, dass ein bearbeitetes Pseudogen gerufen hat, erzeugt phosphoglycerate mutase 3 wirklich ein funktionelles Protein.

Zwei 2008-Veröffentlichungen in der Natur besprechen diesen einen endogenen siRNAs werden aus Pseudogenen abgeleitet, und so spielen einige Pseudogene eine Rolle in der Regulierung von Protein codierenden Abschriften.

Im Juni 2010 hat Natur einen Artikel veröffentlicht, die mRNA Niveaus des Tumor-Entstörgeräts zeigend, PTEN und oncogenic KRAS werden durch ihre Pseudogene PTENP1 und KRAS1P betroffen. Diese Entdeckung hat eine MiRNA-Köder-Funktion für Pseudogene demonstriert und hat ihre Abschriften als biologisch aktive Einheiten in der Geschwulst-Biologie identifiziert; so eine neuartige biologische Rolle ausgedrückten Pseudogenen zuschreibend, weil sie Codiergenausdruck regeln, und eine Nichtcodierfunktion für mRNAs im Krankheitsfortschritt offenbaren können.

Wiederaufleben eines Pseudogens?

Die kopierte pseudogenic DNA kann zu einem funktionellen Protein in bestimmten Fällen als ein seltenes oder gelegentliches Entwicklungsereignis wieder belebt werden und kann ermöglichen, von mehr Folge-Raum für ein Protein oder Protein-Familie auszufallen. Die Pseudogene oder Teile von Pseudogenen können wiederverwertet werden, sobald sie zufällig getrieben worden sind, ohne dem Auswahl-Druck für die bestimmte Periode der Evolution unterworfen zu werden. Koch hat zum ersten Mal eine Idee über solche "unübersetzbaren Zwischenglieder" in der Evolution des Proteins verlangt. Gelegentlich kann dieser Mechanismus einen kürzeren Entwicklungsweg zu einem anderen wünschenswerten oder günstigen energischen Entwicklungsminimum nachgeben, obwohl man allgemein annehmen würde, dass es unlebensfähige oder ungünstige Sprünge im Folge-Raum erzeugt. Eine längere Zeit wird verfügbar sein, um Folge-Raum durch das Pseudogenwiederaufleben zu suchen, aber es wird geglaubt, dass es selten zur Existenz die Proteine mit neuen Funktionen hereinbringt. Die Reparatur von Verletzungen konnte durch die Wiedereinfügung eines gelöschten Segmentes, der Eliminierung (im Rahmen) von einem eingefügten Segment oder anderen Ereignissen erreicht werden, die wahrscheinlich wie Genkonvertierung unwahrscheinlich sein werden. Die Konvertierung eines Pseudogens mit einem funktionellen Gen als ein Spender könnte die Wahrscheinlichkeit der Pseudogenreaktivierung verbessern, vorausgesetzt dass genug von der Pseudogenfolge überall im Kurs bewahrt werden muss, um die Vorteile aufrechtzuerhalten, den nach der Verdoppelung erforschten Folge-Raum auszubreiten.

Es gibt mehrere Beispiele, die verwendet werden können, um solches Wiederaufleben zu unterstützen. Der Schwerfällige Zukunftsträchtige Ribonuclease, der gelegt schlafend seit ungefähr 20 Millionen Jahren als ein Pseudogen gewesen wurde, scheint, in ein funktionelles Gen wieder belebt worden zu sein. Es wird geglaubt, dass das Ereignis genannt Genkonvertierung die Ursache solchen Wiederauflebens sein kann. Die große Gruppe von Pseudogenen für Geruchsempfänger (ORs) in metazoans, wo 60 % des ORs im menschlichen Erbgut pseudogenic sind, ist resurrectable kann wegen Genumwandlungsereignisse sein. In einer Traube von ORs, der 16 ODER Gene und 6 ODER Pseudogene auf dem Chromosom 17 enthält, wird erschienen, um vielen Nummer (20) von Genumwandlungsereignissen über den Kurs der Primat-Evolution unterworfen zu werden. Diese Genumwandlungsereignisse in ODER Gentrauben können helfen, um Ungleichheit in der verbindlichen Fähigkeit an der wohlriechenden verbindlichen Seite zu bringen. Schließlich hat das Wiederaufleben eines Pseudogens auch zur Ungleichheit von immunoglobulin schweren Kettengensegmenten des variablen Gebiets im Huhn geführt, das scheint, durch das Genumwandlungsereignis eines einzelnen funktionellen Gens mit mehr als 80 pseudogenic Gensegmenten gebracht zu werden.

Das Zeitalter der molekularen Paläontologie ist aufregend und beginnt gerade. Eben erst wird die Oberfläche der Pseudogenschichten kaum gekratzt, und wenn wir tiefer bohren, können wir uns noch identifizieren viele numerieren Pseudogene mit mehr Überraschungen. Der Datenbergwerksprozess der in großem Umfang Identifizierung von Pseudogenen ist sehr dynamisch. Die sehr alten und verfallenen Pseudogene entfliehen Entdeckung, obwohl die kürzlich erzeugten Pseudogene durch die aktuellen Techniken sogleich identifiziert werden, die schwer auf dem Folge-Vergleich zu gut charakterisierten Genen basieren. Die Charakterisierung von Pseudogenen wird ebenso verbessert, da die Folge und Anmerkung des menschlichen Erbgutes selbst raffiniert und aktualisiert werden. Neue Hinweise wie alle Pseudogene sind nicht tot sind geplant worden und einige Möglichkeiten des Pseudogenwiederauflebens - ein totes Gen wird ein lebender, und lässt ein funktionelles Protein mit den Beweisen bestehen.

Zusätzlich zum ribonuclease Samenenzym sind die anderen Ereignisse wie geringe Unterschiede in den Pseudogenergänzungen von individuellen Leuten auch gefunden worden. Zum Beispiel in den meisten Menschen sind die Geruchsempfänger-Pseudogene tot, aber in wenigen sind sie intakte und funktionelle Gene. Einige Studien haben auch darauf hingewiesen, dass jedoch, dass in der Hefe bestimmte Zelloberflächenprotein-Pseudogene wegen der anstrengenden neuen Umgebung wieder belebt werden, den Organismus herausgefordert hat. Die zwei bearbeiteten Pseudogene haben die Ratte RC9 cytochrome c Pseudogen und die Maus L 32 ribosomal Protein-Pseudogen genannt rpL32-4A werden einbezogen, um potenziell funktionell zu sein. Von den neuen Experimenten haben sie gefunden, dass in einem Bakteriengenom ein beträchtliches Segment der intergenic Gebiete aktiv abgeschrieben wird. Aus dem VERSCHLÜSSELN Projekt haben Wissenschaftler gefunden, dass ungefähr 20 % des TEERS von vorher unbekannten 'potenziellen zukünftigen Genen' erzeugt wurden, der sagt, dass es funktionelle Pseudogene innerhalb dieser Gebiete gibt. Um sich zu überzeugen, die, werden die Pseudogene in zur RNS abgeschrieben und ihre Funktionalität festzustellen, die Studien auf der Maus oocyte sind sehr nützlich, wo das kleine Einmischen RNAs (siRNAs) auf Pseudogen zurückzuführen gewesen ist, werden gefunden, in der Regulierung des Genausdrucks funktionell zu sein. Einige Pseudogene sind noch mit einigen Funktionen tot stärken die Tatsache, dass sie sind nicht, 'werfen DNA weg". Mit dem eingebetteten Bild der Genom-Anmerkung wird die echte Entwicklungsgeschichte von Pseudogenen in der nahen Zukunft der Forschung offenbart.

Siehe auch

• Menschliche arbeitsunfähige Pseudogene verzeichnen
• Molekulare Evolution
• Retrotransposon
• Retroposon

Außenverbindungen

• Yale Universitätspseudogendatenbank
• Universität der Iowa Pseudogendatenbank — veröffentlicht als
• Datenbank von Hoppsigen (homologe bearbeitete Pseudogene)
• Pseudogene von Bork — veröffentlicht als