Psödogen (Çöp DNA)

Psödogen
Vikipedi, özgür ansiklopedi

Sponsorlu Bağlantılar

Psödogenler işlevsel genlerin çalışmayan evrimsel akrabalarıdır, bunlar protein kodlama yeteneklerini kaybetmiş veya bir şekilde artık hücre içinde ifade edilmemektedir. Bazılarının intron veya promotörleri yoksa da (bunlar mRNA'dan kopyalanıp kromozoma dahil edilmişlerdir ve bu yüzden işlenmiş psödogen olarak adlandırılarlar), çoğunun gen-benzeri bazı özellikleri vardır (promotörler, CpG adaları ve uçbirleştirme noktaları gibi), bunlar, protein veya RNA kodlamalarına engel olan çeşitli tip mutasyonlardan dolayı işlevsizdir. Bu terim 1977'de Jacq ve çalışma arkadaşları tarafından türetilmiş, sahte anlamına gelen "psödo-" öneki ve "gen" sözcüğünden türetilmiştir.

Psödogenler genomdan atılmakta olan genetik malzemenin son aşaması olduğu düşünüldüğü için çöp DNA (İng junk DNA) olarak sayılır. Buna rağmen, psödogen dizileri içinde onların ilginç biyoloji ve evrimsel tarihlerini izlemek mümkündür. Bunun nedeni psödogenin işlevsel bir gen ile ortak bir soya sahip olmasıdır. Bir psödogen ve onunla ilişkili işlevsel gen ortak bir ataya sahiptir ve milyonlarca yıl boyunca farklılaşarak birbirlerinden uzaklaşmışlardır.

Psödogenlerin özellikleri

Psödogenler, bilinen bir gen ile homoloji ve işlevsizlik özllikleri ile tanımlanırlar. Yani, her psödogenin işlevsel bir geninkine benzer bir DNA dizisi varsa da, bunlar işlevsel bir son ürün üretemezler. Genomdaki bir DNA dizisinin psödogen oluğunun anlaşılması kolay değildir çünkü homoloji ve işlevsizlik şartları biyolojik olarak kanıtlanmaz, dizi hizalamaları ve istatistik hesaplamalarla ima olur.

Psödogen ve atasal gen arasındaki DNA dizi aynılığı bu genler arasında homoloji olduğunu imâ eder. İki dizi hizalandıktan sonra birbirinin aynı baz çiftlerinin yüzdesi hesaplanır. Yüksek bir aynılık (%40 ile yaklaşık %100 arası), bu iki dizinin ortak atasal bir diziden ıraksadığı (homolog oldukları) ve bu iki dizinin birbirlerinden bağımsız olarak meydana gelmedikleri anlamına gelir.
İşlevsizlik kendini birkaç şekilde gösterebilir. Normalde bir gendeki bilgiden işlevsel bir proteinin oluşması birkaç aşamadan geçer: transkripsiyon, pre-mRNA işlemlenmesi, translasyon ve protein katlanması bu sürecin zorunlu adımlarındadır. Bu adımlardan herhangi biri bozulursa DNA dizisinin işlevsiz olduğu sonucuna varılabilir. Yüksek debili psödogen teşhisinde, en yaygın görülen bozulmalar dur kodonları, ve çerçeve kayma mutasyonlarıdır, bunlar hemen her zaman proteinin işlevselliğini yok eder.
RNA genlerinin psödogenlerinin keşfi genelde daha kolaydır. Çoğu RNA geni birden çok kopyalı genden oluşur, bunlardan psödogen olanlar dizi aynılığı ve diğer kopyalarla aynı bölgede olmalarından dolayı tanınırlar.

Psödogenlerin tip ve kökenleri

Psödogenlerin üç ana tipi vardır, herbirinin ayrı oluşum mekanizması ve karakteristik özellikleri vardır. Psödogenlerin sınıflandırması şöyledir:

İşlenmiş (veya retrotranspoze) psödogenler. Yüksek ökaryotlarda, özellikle mememlilerde, retrotranspozisyon genom yapısı üzerinde muazzam etki eden ve sık sık olan bir olaydır. Örneğin insan genomunun %30-40 dolayı, SINE ve LINE olarak adlandırılan tekrarlı elemanlardan oluşur (bkz. retrotranspozonlar). RetranspozisyonmRNA ters transkripsiyon yoluyla DNA'ya çevriyazılır ve kromozom DNA'sının içine eklenir. Retrotranspozonlar genelde kendi kopyalarını yaratsalar dahi, deneylerle gösterilmiştir ki, kromozomdaki rastgele genlerin de ters transkripsiyonunu yapabilirler.poli-A kuyruğuna sahip olurlar ve çoğunlukla intronları çıkartılmış olur; bunlar cDNA'nın tanımlayıcı özellikleridir. Ancak, bunlar olgun bir mRNA üründen türedikleri için, işlenmiş psödogenler normal genlerin sahip olduğu promotörlerden yoksundur; bu yüzden bunlar retrotranspozisyon sürecinin sonucu olarak işlevsiz psödogen haline gelmişlerdir. İşlenmiş psödogenlerin bir diğer özelliği, asıl diziye kıyasla 5' ucun kesik olmasıdır, bunun nedeni retrotranspozisyon mekanizmasının yeterince süreçsel (İng. processive) olmamasıdır.
İşlenmemiş (veya ikilenmiş) psödogenler. Gen ikilenmesi, genomların evrimindeki bir diğer yaygın ve önemli süreçtir. İşlevsel bir genin bir kopyası gen ikilenmesinin bir sonucu olarak meydana gelebilir ve bunu takiben mutasyonlar edinerek işlevsiz hâle gelebilir. İkilenmiş psödogenler genelde genlerin tüm özelliklerine sahiptir, ekson-intronpromotör dizileri dahil olmak üzere. İkilenmiş bir genin varlığının bir organizmanın evrimsel uygunluğu üzerinde genelde çok az bir etkisi vardır, çünkü zarar görmemiş işlevsel bir kopya hâlâ mevcuttur. Bazı evrimsel modellere göre, insan ve diğer primatlara ortak olan ikilenmiş psödogenler, onların evrimsel ilişkisine işaret eder.
Etkisizleşmiş veya tekil psödogenler. Çeşitli mutasyonlar bir genin başarılı bir çekilde okunması veya çevrlimesini durdurabilir, bu mutasyonlar bir toplulukta yerleşirse bir gen işlevsizleşebilir veya etkinsizleşebilir. İşlenmemiş genlerin çalışmaz hale gelmesi ile aynı mekanzimadır bu, ama aradaki fark, genin bozulmasından evvel ikilenmemesidir. Normalde bu tür gen etkinsizleşmelerinin toplulukta yerleşmesi olasısızdır ama, genetik sürüklenme, topluluk darboğazı ve bazen doğal seleksiyon, yerleşmeye yol açabilir. Tekil psödogen için klasik örnek, primatlarda muhtemelen L-gulono-γ-lakton oksidazkobaylar hariç), GLO askorbik asidin (C vitamininin) biyosentezine yardımcı olu ama insan ve diğer primatlarda bu gen etkisizleşmiş bir gen olarak bulunur. Bir diğer ilginç ve daha yakın zamana ait bir örnek, bir anlamsız mutasyonun pozitif seçilim sonucu insanlarda bir kaspaz geninin etkizileşmesidir.

Psödogenler moleküler genetik araştırmaları zorlaştırabilir. Örneğin, PCR yöntemi ile bir gen dizisini çoğaltmak isteyen bir araştırmacı, benzer diziler içeren bir psödogenin dizilerini de çoğaltabilir. Benzer şekilde, bazen bir genom dizisine açıklayıcı notlar eklenirken bir psödogen yanlışlıkla gerçek gen olarak kaydedilebilir.

İşlenmiş psödogenler çoğu zaman gen tahmin programları için de sorun yaatırlar, gerçek gen veya ekson olarak teşhis edilirler. İşlenmiş psödogenlerin doğru tanınmasının gen tahmin yöntemlerini iyileşmesini sağlayacağı öne sürülmüştür.

İşlenmiş psödogen oluşmasına yol açan esas dizilerin, işlenmemiş psödogenlere kıyasla kodlama kapasitelerini kaybetme olasılığının daha yüksek olduğu gösterilmiştir.

İşlevsel psödogenler?

Psödogenler, tanımları gereği, işlevsizdirler. Ancak psödogenlerin sınıflandırılması, genelde, genom dizilerinin karmaşık algoritmalarla hesapsal analizini gerketirir. Bunun sonucu olarak, bazı DNA dizileri yanlış olarak psödogen teşhisi almışladır; örneğin Drosophila'da bulunan bir kimera gen olan jingwei 'nin bir zamanlar işlenmiş bir psödogen olduğu sanılırdı, sonradan onun işlevsel olduğu gösterildi.

Pekçok psödogenin transkripsiyon sürecinden geçtiği gösterilmiştir, bunların ya kendi promotörleri hâlâ işlevseldir, ya da yakında başka bir genin promotörünü kullanırlar; psödogenlerin bu şekilde ifadesi çoğu zaman dokuya özgüdür. 2003'te Hirotsune ve çalışma arkadaşları retrotranspozisyona uğramış bir psödogen teşhis ettiler, bunun transkripti, kendi homoloğu olan genin (Makorin1) ifadesinde trans-düzenleyici bir etkiye sahip olduğunu gösterdiler ve bunu, gen ifadesinde psödogenlerin önemli biyolojik role sahip olduğu bir model olarak sundular. O zamandan beri baika araştırmacılar başa psödogenler için benzer roller öne sürdüler. Hirotsune'nin bulgusu iki moleküler biyoloğu psödogenler hakkındaki bilimsel yazını gözden geçirmeye sevketti. Psödogenlerin gen düzenlemesi ve ifadesine etki ettiği başka örnekler de buldular., bunun sonucunda Hirotsune'nın grubu psödogenler için ilk defa bir işlev buldukları iddiasını geri aldı. Üstelik Hirotsune'nin Makorin1 geni hakkındaki orijinal buluşu yakın zamanda itiraz gördü;

2008'de Nature dergisinde çıkan bir makalede bazı endojen siRNA'ların psödogenlerden türediği, bazı psödogenlerin bu şekilde protein kodlayıcı RNA'ların ifadesini düzenlemekte rol oynadığı belirtilmektedir

‘Çöp DNA Tamamen Gereksiz!’

Utricularia gibba bitkisine yakın çekim.

Yeni bir araştırma, ‘çöp DNA’ olarak da adlandırılan ‘kodlanamayan DNA’nın sağlıklı organizmalar için aslında hiç gerekli olmadığını ortaya çıkardı. Etobur bir bitki üzerinde yapılan araştırma, bitkilerin sağlıklı olabilmek için çöp DNA'ya gerek duymadığına işaret etti.Bir proteindeki amino asit dizisine karşılık gelen bilgi içermeyen DNA olarak tanınlanan çöp DNA’nın, sağlıklı olmamız adına hiçbir önem taşımadığı anlaşıldı.ABD’nin Buffalo Üniversitesi’nde moleküler biyolog olan Victor Albert, “En azından bitkiler için çöp DNA’nın gerekli olmadığını söyleyebiliriz’ ifadesini kullandı.Nature dergisinde yayımlanan araştırmaya göre, ağırlıklı olarak etobur bitkiler için yapılan çöp DNA araştırması, insanları da ilgilendiren sonuçlar içeriyor olabilir.İnsan genomunun (bir insanın kalıtımsal bilgilerini içeren genlerin tümü) sadece yüzde 2’si genlerden oluşuyor. Bilim insanları, buradan yola çıkarak geride kalan yüzde 98’lik kısımda kalan genlerin bilmediğimiz bir rolü olabileceğini düşündü.

Çöp mü Hazine mi?

İnsan genomunu oluşturan DNA’nın çok büyük bir kısmının gen içermediği veya genleri harekete geçirip etkisiz hale getirmek gibi bir özellik taşımadığı bilim dünyasında uzun zamandır var olan bir bilgi.Araştırmacılar, ‘karanlık DNA’ ların, DNA’nın parçalarını kopyalayan ve kendilerini sürekli olarak insan genomuna kopyalayan genetik parazitlerden oluşuyor olabileceğini düşünüyordu. Bir diğer düşünce, ‘karanlık DNA’ların bir zamanlar aktif olan ancak daha fazla işe yaramayan ‘fosil DNA’ lardan oluştuğuydu. Bu DNA’lar, bu düşüncelere dayanılarak ‘çöp DNA’ olarak adlandırıldı.

LiveScience sitesine konuşan Albert, “Çöp DNA’ların ne yapıp yapmadığını gerçekten bilen biri yok” yorumunu yaptı.Ancak son yıllarda yapılan araştırmalar, çöp DNA’ların aslında bir vazifesi olabileceğine işaret etti. ENCODE adını taşıyan ve proteinleri kodlayamadığı düşünülen milyarca DNA sarmalının rolünü araştıran proje kapsamında, bu DNA’ların aslında yüzde 80’inde biyolojik faaliyet olduğu tespit edildi. Ancak bu faaliyetlerin insanlara herhangi bir faydası olup olmadığı konusunda bir bilgi bulunmuyor.Albert ve meslektaşları, araştırmalarında nemli topraklarda veya temiz sularda yaşayan ve 1 mm’lik keselerine mikroorganizmaları çekerek sindiren Utricularia gibba bitkisinin genomunun dizilimini çıkardı.

'Çöpleri Atıp Kurtuldular'

Albert, 40 milyar eşleşmeye sahip olan zambak gibi bitkilerin yanında, etobur bitkide sadece 80 milyon eşleşme bulunduğunu belirtti. Yine de, 28,500 geni bulunan avcı bitkinin birçok diğer bitki gibi bir genetik karmaşıklığa sahip olduğunu ifade etti.Utricularia gibba bitkisinin özelliği ise çöp DNA’sının büyük kısmından kurtulmuş olması. Buna rağmen bitkinin yaşamsal faaliyetlerinde herhangi bir sorun bulunmuyor. Domatesten farklılaşan bitkinin, tuhaf bir şekilde tüm genomunu kopyaladığı, kısaca iki genoma sahip olduğu, buna rağmen oldukça küçük bir genom yapısı bulundurduğu belirtildi.

Albert ve meslektaşları, yaptıkları araştırma sonucunda çöp DNA’nın sağlıklı bitkiler için gerekli olmadığını görürken, aynı durumun insanlar için de geçerli olabileceğini düşünüyor.Albert, bazı bitkilerin neden büyük miktarda çöp DNA’ya sahip olurken diğerlerinin azıyla yetinebildiğini kesin olarak bilmediklerini belirtti. Bunun bir sebebi olarak, gelişimsel süreçte ‘çöplerin atılmasının gerekmiş olabileceği’ ve bitkilerin gereksiz DNA’lardan bu şekilde kurtulduğu ifade edildi.

Kaynak: Ntvmsnbc / Nature (14 Mayıs 2013,21:33)

Psödogen (Çöp DNA)

Benzer Konular

Benzer Konular

MsXLabs Üye Girişi

Psödogen (Çöp DNA)

Benzer Konular

Benzer Konular