алт=Drawing of a gene showing kinds of defects (missing promoter, start codon or introns, premature stop codon, frameshift mutation, partial deletion).|мини|540x540пкс Псевдогени ― нефункционални сегменти на ДНК кои личат на функционални гени. Повеќето се појавуваат како излишни копии на функционални гени, или директно со удвојување на гените или индиректно со обратна транскрипција на транскрипт на информациска РНК. Псевдогените обично се идентификувани кога анализата на геномската секвенца ќе најде секвенци слични на ген на кои им недостасуваат регулаторни секвенци потребни за транскрипција или транслација, или чии секвенци за кодирање се очигледно неисправни поради поместување на рамката или предвремени застанувачки кодони. Псевдогените се вид на несакана ДНК.
Повеќето небактериски геноми содржат многу псевдогени, често колку и функционални гени. Ова не е изненадувачки, бидејќи се очекува различни биолошки постапки случајно да создадат псевдогени, а не постојат специјализирани механизми за нивно отстранување од геномите. Евентуално псевдогените може да бидат избришани од нивните геноми со шанса за репликација на ДНК или грешки за поправка на ДНК, или може да собираат толку многу мутациски промени што повеќе не се препознавани како поранешни гени. Анализата на овие настани на разградување помага да бидат разјаснети ефектите на неселективните постапки во геномите.
Псевдогените секвенци може да бидат транскрибирани во РНК на ниски нивоа, поради промоторните елементи наследени од генот на предците или кои произлегуваат од нови мутации. Иако повеќето од овие транскрипти нема да имаат повеќе функционално значење од случајните транскрипти од други делови на геномот, некои довеле до поволни регулаторни РНК и нови белковини.
Својства Псевдогените обично се одликуваат со комбинација на сличност со познат ген и губење на одредена функционалност. Односно, иако секој псевдоген има секвенца на ДНК што е слична на некој функционален ген, тие обично не можат да произведат функционални крајни белковински производи. Псевдогените понекогаш е тешко да бидат идентификувани и карактеризирани во геномите, бидејќи двете барања за сличност и губење на функционалноста обично се подразбирани преку порамнување на секвенците наместо биолошки докажани.
Хомологијата се подразбира со сличноста на секвенците помеѓу секвенците на ДНК на псевдогенот и на познат ген. По порамнувањето на двете секвенци, пресметуван е процентот на идентични базни парови. Високиот идентитет на секвенца значи дека е голема веројатноста овие две секвенци да се разликуваат од заедничката секвенца на предците (се хомологни) и многу малку веројатно овие две секвенци да еволуирале независно (види конвергентна еволуција). Нефункционалноста може да биде манифестирана на многу начини. Нормално, генот мора да помине низ неколку чекори до целосно функционална белковина: Транскрипцијата, обработката пред информациска РНК, транслацијата и преклопувањето на белковините се сите потребни делови од оваа постапка. Ако некој од овие чекори не успее, тогаш низата може да биде сметана за нефункционална. Во идентификацијата на псевдоген со висока пропусност, најчесто идентификуваните оневозможувања се предвремените застанувачки кодони и поместувања на рамката, кои речиси универзално го спречуваат преведувањето на функционален белковински производ.
Псевдогените за гените на РНК обично се потешко да бидат откриени бидејќи не треба да бидат преведувани и затоа немаат „рамки за читање“. Бројни псевдогени на рибозомна РНК се идентификувани врз основа на промените во краевите на низата на рибозомната РНК.
Псевдогените можат да ги усложат молекуларните генетски студии. На пример, засилувањето на генот со полимеразна верижна реакција може истовремено да засили псевдоген кој споделува слични секвенци. Ова е познато како пристрасност на полимеразната верижна реакција или пристрасност за засилување. Слично на тоа, псевдогените понекогаш се означени како гени во геномските секвенци.
Обработените псевдогени често претставуваат проблем за програмите за предвидување на гени, честопати погрешно се идентификувани како вистински гени или егзони. Предложено е дека идентификацијата на обработените псевдогени може да помогне да се подобри точноста на методите за предвидување на гените.
Во 2014 година, било покажано дека биле преведени 140 човечки псевдогени. Сепак, функцијата, доколку ја има, на белковинските производи е непозната.
Видови и потекло мини|450x450пкс| Механизам на класично и обработено образување на псевдогени Постојат четири главни видови на псевдогени, сите со различни механизми на потекло и одлики. Класификациите на псевдогените се како што следува:
Обработени алт=|мини|330x330пкс| Преработено производство на псевдоген. Кај повисоките еукариоти, особено кај цицачите, ретротранспозицијата е прилично чест настан кој има огромно влијание врз составот на геномот. На пример, некаде помеѓу 30 и 44% од човечкиот геном се состои од повторувачки елементи како што се краткиот прошаран јадрен елемент и долгиот прошаран јадрен елемент (види ретротранспонзони). Во постапката на ретротранспозиција, дел од информациската РНК или хетерогена јадрена РНК транскриптот на генот спонтано се транскрибира назад во ДНК и се вметнува во хромозомската ДНК. Иако ретротранспозоните обично создаваат копии од себе, во ин витро систем било покажано дека тие можат да создадат и ретротранспонирани копии на случајни гени. Штом овие псевдогени ќе бидат вметнати назад во геномот, тие обично содржат поли-А опашка и обично им се спојуваат интроните; и двете носат особини на комплементарна ДНК. Меѓутоа, бидејќи тие се добиени од производ на РНК, на обработените псевдогени, исто така, им недостасуваат нагорните промотори на нормалните гени; така, тие се сметани за „мртви по пристигнувањето“, станувајќи нефункционални псевдогени веднаш по настанот на ретротранспозиција. Сепак, овие вметнувања повремено придонесуваат со егзони на постоечките гени, обично преку алтернативно споени транскрипти. Понатамошна особина на обработените псевдогени е вообичаеното скратување на 5' крајот во однос на матичната секвенца, што е резултат на релативно необработниот механизам за ретротранспозиција кој создава обработени псевдогени. Преработените псевдогени постојано се создаваани кај приматите. Човечкото население, на пример, има различни групи на обработени псевдогени кај неговите поединци.
Било покажано дека обработените псевдогени собираат мутации побрзо од необработените псевдогени.
Необработени (удвоени) мини|Еден начин за псевдоген да може да се појави. Умножувањето на гените е уште еден вообичаен и важна постапка во еволуцијата на геномите. Копија на функционален ген може да се појави како резултат на настан за удвојување на генот предизвикан од хомологна рекомбинација на, на пример, повторувачки секвенци на краткиот прошаран јадрен елемент на неусогласени хромозоми и последователно да се здобијат со мутации што предизвикуваат копијата да ја изгуби функцијата на првобитниот ген. Умножените псевдогени обично ги имаат сите исти одлики како гените, вклучувајќи непроменета структура на егзон-интрон и регулаторни секвенци. Губењето на функционалноста на дупликат ген обично има мало влијание врз кондицијата на организмот, бидејќи сè уште постои недопрена функционална копија. Според некои еволутивни модели, заедничките дупликати псевдогени укажуваат на еволутивната поврзаност на луѓето и другите примати. Ако псевдогенизацијата се должи на удвојување на гените, тоа обично се случува во првите неколку милиони години по удвојувањето на генот, под услов генот да не бил подложен на каков било притисок на селекција. Умножувањето на гените создава функционален вишок и вообичаено не е поволно да бидат носеи два идентични гени. Мутациите што ја нарушуваат структурата или функцијата на кој било од двата гени не се штетни и нема да се отстранат преку постапката на селекција. Како резултат на тоа, генот кој мутирал постепено станува псевдоген и ќе биде или неизразен или нефункционален. Овој вид на еволутивна судбина е прикажана со генетско моделирање на населението и исто така со анализа на геномот. Според еволутивниот контекст, овие псевдогени или ќе бидат избришани или ќе станат толку различни од родителските гени, така што повеќе нема да бидат препознатливи. Релативно млади псевдогени може да бидат препознани поради нивната сличност во низата.
Унитарни псевдогени мини|2 начини на кои може да биде произведен псевдоген. Различни мутации (како што се инделни и бесмислени мутации) може да спречат генот да биде нормално транскрибиран или преведен, а со тоа генот може да стане помалку или нефункционален или „исклучен“. Тоа се истите механизми со кои необработените гени стануваат псевдогени, но разликата во овој случај е што генот не бил дупликат пред псевдогенизацијата. Нормално, таков псевдоген веројатно нема да биде фиксиран кај населението, но различните популациони ефекти, како што се генетското поместување, тесно грло на населението или, во некои случаи, природна селекција, може да доведат до фиксација. Класичниот пример на унитарен псевдоген е генот што веројатно го кодирал ензимот L-гулоно-γ-лактон оксидаза кај приматите. Кај сите проучувани цицачи покрај приматите (освен заморчињата), L-гулоно-γ-лактон оксидаза помага во биосинтезата на аскорбинска киселина (витамин Ц), но постои како ген со инвалидитет кај луѓето и другите примати. Друг понов пример за онеспособен ген го поврзува исклучувањето на генот на каспаза 12 (преку бесмислена мутација) со позитивна селекција кај луѓето.
Примери за псевдогена функција Додека огромното мнозинство на псевдогени ја изгубиле својата функција, се појавиле некои случаи во кои псевдогенот или повторно ја добил својата оригинална или слична функција или еволуирал нова функција. Во човечкиот геном, идентификувани биле голем број примери кои првично биле класифицирани како псевдогени, но подоцна било откриено дека имаат функционална, иако не нужно белковинско-кодирачка улога.
Примерите се следниве:
Кодирање на белковини: „псевдо-псевдогени“ мини|Drosophila melanogaster. Брзата пролиферација на технологиите за секвенционирање на ДНК довело до идентификација на многу очигледни псевдогени со помош на техники за предвидување на гени. Псевдогените често се идентификувани со појавата на предвремен застанувачки кодон во предвидената секвенца на информациска РНК, која, теоретски, би ја спречила синтезата ( преведувањето) на нормалниот белковински производ на првобитниот ген. Имало некои извештаи за преводно читање на такви предвремени застанувачки кодони кај цицачите. Како што се алудира на сликата погоре, мала количина од белковинскиот производ од таквото читање сè уште може да се препознае и да функционира на одредено ниво. Ако е така, псевдогенот може да биде подложен на природна селекција. Се чини дека тоа се случило за време на еволуцијата на видовите Drosophila.
Во 2016 година, било објавено дека четири предвидени псевдогени во повеќе видови на Drosophila всушност кодираат белковини со биолошки важни функции, „што наведува дека таквите „псевдо-псевдогени“ би можеле да претставуваат широко распространет феномен“. На пример, функционалната белковина (глутаматенски миризлив рецептор) од генот Ir75a се наоѓа само во невроните. Ова откритие за ткивно-специфични биолошки-функционални гени кои би можеле да бидат класифицирани како псевдогени преку сметачка анализа ја усложуба анализата на податоците за секвенцата. Друг псевдо-псевдоген на Drosophila е jingwei, кој кодира функционален ензим на алкохол дехидрогеназа во живо.