Pseudogenes: funções e tipos - Ciência - 2023

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o pseudogenes são sequências ubíquas e bastante abundantes nos genomas dos seres vivos, de animais e plantas a bactérias. Historicamente, eles foram considerados fósseis ou simplesmente "DNA lixo".

Porém, hoje se sabe que os pseudogenes possuem funções regulatórias, sendo que alguns podem até ser transcritos em RNA funcional. Seu papel na regulação pode ser realizado por meio do silenciamento ou formação de pequenos RNAs ou por meio de mudanças no RNA mensageiro que codifica uma determinada proteína.

Em estudos conduzidos com o genoma humano, estima-se que existam cerca de 20.000 pseudogenes - um número comparável às sequências que codificam proteínas.

Certos autores consideram difícil estabelecer uma fronteira entre um gene e um pseudogene, já que em algumas ocasiões a não funcionalidade dos genes não é clara. O conhecimento atual sobre pseudogenes é superficial e ainda há muitas dúvidas sobre o assunto.

O que são pseudogenes?

Pseudogenes são cópias de certos genes que possuem sequências deficientes ou "danificadas" devido a várias causas.

Esses danos ocorrem devido a mudanças nos quadros de leitura ou códons de parada prematuros. No entanto, eles são estruturalmente reminiscentes em vários aspectos do gene que os originou.

Os pseudogenes podem estar localizados em qualquer parte do genoma. Os processos de retrotransposição podem fazer com que eles se agrupem adjacentes ao gene parálogo ou sejam inseridos em um local distante - até mesmo em outro cromossomo.

História

O DNA é mais complexo do que parece. Nem todas as seções dele são codificadoras de proteínas. Ou seja, nem todas as regiões são convertidas em RNA mensageiro, que é então traduzido em uma sequência de aminoácidos - os blocos de construção das proteínas.

Com o sequenciamento 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 parece não ter importância.

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

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

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

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

Características

Conforme discutido, os pseudogenes estão muito longe de serem cópias inativas de outro gene. Estudos recentes sustentam a ideia de que os pseudogenes atuam como elementos reguladores no genoma, modificando seus "primos" que codificam para proteínas.

Além disso, vários pseudogenes podem ser transcritos em RNA, e alguns mostram um padrão de ativação específico do tecido.

O transcrito do pseudogene pode ser processado em pequenos RNAs interferentes que regulam as sequências de codificação via RNAi.

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

Neste valioso achado, foi observado que os pseudogenes freqüentemente perdem sua regulação durante a progressão do câncer.

Esse fato justifica uma investigação mais aprofundada sobre o verdadeiro escopo da função do pseudogene, para se ter uma ideia melhor da intrincada rede regulatória na qual estão implicados e para usar essas informações para fins médicos.

Tipos de pseudogenes

Processado e não processado

Os pseudogenes são classificados em duas grandes categorias: processados e não processados. Os últimos são divididos em uma subcategorização em unidades e pseudogenes duplicados.

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

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

Pseudogenes e duplicatas não processados mantêm a estrutura de um gene, com íntrons e exons. Em contraste, 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.

As sequências de fita dupla do pseudogene processado são geradas 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 os genes como genes vivos, pseudogenes fantasmas e pseudogenes mortos. Esta classificação é baseada na funcionalidade do gene e na "vida" e "morte" destes.

Dessa perspectiva, os genes vivos são os genes que codificam para as proteínas, e os pseudogenes mortos são os elementos do genoma que não são transcritos.

Um estado intermediário é composto de pseudogenes fantasmas, que são classificados em três subcategorias: pseudogene exapto, pseudogene sobreposto e pseudogene agonizante. pseudogene exaptado, pseudogene sobreposto e pseudogene agonizante).

Perspectiva evolucionária

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

Uma vez que um gene se origina, ele representa um ponto de partida para as forças evolutivas agirem.

A duplicação do gene produz uma cópia onde, geralmente, o gene original retém sua função e a cópia - que não está sob pressão seletiva para manter essa função inicial - pode sofrer mutações e alterações de função livremente.

Alternativamente, o novo gene pode sofrer mutação de tal forma que acaba sendo um pseudogene e perde sua função.

Referências

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