什麼是假基因及其與功能基因的相似之處?
引言
Beadle 和 Tatum 早期描述基因是 DNA 的一部分,它決定或編碼某些最終基因產物的初級序列,這些產物可以是酶、多肽或 RNA。另一方面,顧名思義,假基因或假基因也是 DNA 片段,但不幸的是,它們不編碼任何蛋白質。由於它們在 DNA 中沒有用處,有時也被稱為垃圾基因。
它們具有結構相似性,並被認為源自功能基因,但它們不編碼任何蛋白質,或者由於某些原因可能喪失了這種能力,這可以歸因於進化過程中突變的積累。
假基因的可能起源
研究人員在繪製染色體基因座上功能基因的功能時偶然發現了這些假基因,由於它們實際上沒有任何功能,因此被稱為假基因。
如上所述,它們被認為源自功能基因,但由於基因突變或異常而變得無功能。這些異常可能是以下任何一種:
完全缺乏調控序列。
存在多個終止密碼子或缺乏起始密碼子。
調控序列異常。
最可能的原因是基因重複導致亞功能化並最終導致基因功能喪失。
產生大量被認為由功能基因形成的反轉錄轉座子轉錄本可能是功能喪失的原因。
假基因的特徵
它們在其間包含內含子。功能基因可能位於假基因附近。
在 5' 端,它們缺乏啟動子序列。功能基因可能位於假基因附近。
它們在其側翼兩端包含直接重複序列。功能基因可能位於假基因附近。
在 3' 端有一個 polyA 尾巴。功能基因可能位於假基因附近。
重複的功能基因可能位於假基因附近。
假基因的發現位置
它們通常存在於染色體上,並且被認為不會干擾基因的正常功能。在某些動物物種中,可以發現線粒體假基因,但在其他物種中,它在核轉移過程中丟失了大部分序列。這些轉移可以是直接的 DNA 轉移或 RNA 介導的。當任何一種轉移方法都不起作用時,就會導致假基因的形成。
這些線粒體假基因在鳥類和哺乳動物中大量存在,但在魚類中不存在。
與功能基因的相似之處
儘管假基因不編碼任何蛋白質,但由於它們源自功能基因,因此它們共享一些 DNA 序列相似性。據信它們像功能基因一樣顯示出基因表達和基因調控的功能。
就像基因可以代代相傳一樣,假基因也可以遺傳。
兩者相似之處在於兩者都可以發生可遺傳的突變和變化。
功能基因和假基因都具有充當抑癌基因或癌基因的能力。
假基因的功能
早期假基因被稱為垃圾基因,因為它們不編碼任何蛋白質,但多年來,大量研究表明假基因在基因調控和基因表達中發揮著重要作用,這已得到 Michael Snyder 的證實。
有時假基因可能會恢復為功能基因。在進化過程中成為功能基因的一個例子是編碼核糖核酸酶的牛基因。
由於存在過早終止密碼子,假基因已被發現可以產生腫瘤排斥抗原,該抗原從短開放閱讀框轉錄而來。
假基因在進化研究中的意義
由於假基因與祖先 DNA 共享一些共同序列。在人類中發現的多個序列可用於疾病診斷和進化研究。
線粒體假基因有助於更好地理解系統發育,因為線粒體中的突變比細胞核中更頻繁。
假基因組學是進化生物學的一個分支,它研究假基因在進化過程中的作用以及進化的速度。
可以將假基因的反轉錄複製與原始基因進行比較,以研究生物體對特定環境條件的反應。有時,相關生物體之間不同的假基因序列可以解釋它們棲息地的差異。
與假基因相關的研究可以幫助解釋 DNA 丟失以及基因替換的速度。
最新研究
經過廣泛的研究,已經確定假基因可以作為分子標記來確定細胞身份,這使得它們成為預後和診斷的理想工具。此外,有足夠的證據證明癌症與缺陷的假基因表達之間存在聯絡,這使得它們成為癌症分類的合適標記。
結論
長期以來,假基因被認為只是功能基因的複製,沒有作用,因此被忽略了。雖然它們不編碼任何蛋白質,但它們還有其他更重要的作用,例如調節基因表達和參與複雜的調控網路。
此外,它們可以作為癌症預後的標記,並在維持生物體的正常生理機能方面發揮作用。由於所有這些功能,它們不再被稱為垃圾基因,而是被稱為長鏈非編碼 RNA (lncRNA)。