الجينات الكاذبة: الوظائف والأنواع - مادة الاحياء - 2026

إن الجينات الكاذبة موجودة في كل مكان وتتوافر بكثرة في جينومات الكائنات الحية ، من الحيوانات والنباتات إلى البكتيريا. تاريخيًا كانت تعتبر حفريات أو ببساطة "حمض نووي غير هام".

ومع ذلك ، من المعروف اليوم أن الجينات الكاذبة لها وظائف تنظيمية ، ويمكن حتى نسخ بعضها إلى RNA وظيفي. يمكن تنفيذ دوره في التنظيم من خلال إسكات أو تكوين رنا صغير أو من خلال التغييرات في الرنا المرسال الذي يرمز لبروتين معين.

المصدر: Rcrzarg في ويكيبيديا الإنجليزية

في الدراسات التي أجريت على الجينوم البشري ، قُدر أن هناك حوالي 20000 جينة خادعة - وهو رقم يمكن مقارنته بالتسلسلات التي ترمز للبروتينات.

يرى بعض المؤلفين أنه من الصعب وضع حد بين الجين والجين الزائف ، لأنه في بعض الحالات يكون عدم عمل الجينات غير واضح. المعرفة الحالية بالجينات الخادعة ضحلة ولا يزال هناك العديد من الأسئلة حول هذا الموضوع.

ما هي الجينات الخادعة؟

الجينات الكاذبة هي نسخ من جينات معينة لها تسلسلات ناقصة أو "تالفة" لأسباب مختلفة.

تحدث هذه الأضرار بسبب التغييرات في إطارات القراءة أو رموز التوقف المبكرة. ومع ذلك ، فإن هذه تذكرنا من الناحية الهيكلية في جوانب مختلفة من الجين الذي نشأتها.

يمكن أن توجد الجينات الكاذبة في أي مكان في الجينوم. يمكن أن تتسبب عمليات التحويل الرجعي في تكتلها بجوار جينها المتماثل ، أو إدخالها في مكان بعيد - حتى على كروموسوم آخر.

التاريخ

الحمض النووي أكثر تعقيدًا مما يبدو. ليست كل أقسامه ترميز بروتين. أي أنه لا يتم تحويل جميع المناطق إلى مرسال RNA ، والذي يترجم بعد ذلك إلى سلسلة من الأحماض الأمينية - اللبنات الأساسية للبروتينات.

مع تسلسل الجينوم البشري ، أصبح من الواضح جدًا أن جزءًا صغيرًا فقط (حوالي 2 ٪) يرمز للبروتينات. تساءل علماء الأحياء على الفور عن وظيفة هذه الكمية الهائلة من الحمض النووي التي تبدو غير مهمة.

لسنوات عديدة ، كان كل الحمض النووي الذي لا يحتوي على ترميز للبروتينات ، أو الحمض النووي غير المشفر ، يعتبر - خطأً - دنا غير هام.

تشمل هذه المناطق العناصر القابلة للنقل والمتغيرات الهيكلية والمقاطع المكررة وتسلسلات التكرار الترادفية والعناصر غير المشفرة المحفوظة والحمض النووي الريبي الوظيفي غير المشفر والعناصر التنظيمية والجينات الخادعة.

اليوم ، تم حذف مصطلح DNA غير المرغوب فيه تمامًا من الأدبيات. لقد أوضحت الأدلة أن الجينات الخادعة تشارك كعناصر تنظيمية للوظائف الخلوية المختلفة.

تم الإبلاغ عن أول جين كاذب في عام 1977 في الحمض النووي للبرمائيات Xenopus laevis. منذ تلك اللحظة ، بدأ الإبلاغ عن جينات خادعة مختلفة ، في كائنات مختلفة ، بما في ذلك النباتات والبكتيريا.

المميزات

كما تمت مناقشته ، فإن الجينات الزائفة بعيدة كل البعد عن كونها نسخًا غير نشطة لجين آخر. تدعم الدراسات الحديثة فكرة أن الجينات الخادعة تعمل كعناصر تنظيمية في الجينوم ، وتعديل "أبناء عمومتها" الذين يرمزون للبروتينات.

علاوة على ذلك ، يمكن نسخ العديد من الجينات الخادعة إلى RNA ، ويظهر بعضها نمط تنشيط خاص بالأنسجة.

يمكن معالجة نسخة الجين الكاذب إلى RNAs صغيرة متداخلة تنظم تسلسل التشفير عبر RNAi.

كان الاكتشاف البارز هو العثور على أن الجينات الكاذبة قادرة على تنظيم مثبطات الأورام وبعض الجينات الورمية ، من خلال تنشيط جزيئات معينة من الرنا الميكروي.

في هذه النتيجة القيمة ، لوحظ أن الجينات الكاذبة غالبًا ما تفقد تنظيمها أثناء تطور السرطان.

تستدعي هذه الحقيقة مزيدًا من التحقيق في النطاق الحقيقي لوظيفة الجين الزائف ، للحصول على فكرة أفضل عن الشبكة التنظيمية المعقدة التي تورطوا فيها ، واستخدام هذه المعلومات للأغراض الطبية.

أنواع الجينات الكاذبة

معالجة وغير معالجة

يتم تصنيف الجينات الكاذبة إلى فئتين رئيسيتين: المعالجة وغير المعالجة. وتنقسم الأخيرة إلى تصنيف فرعي إلى جينات خادعة وحدة ومكررة.

يتم إنتاج الجينات الكاذبة من خلال تدهور الجينات التي نشأت عن طريق الازدواجية في سياق التطور. تحدث هذه "الانحرافات" من خلال عمليات مختلفة ، سواء كانت طفرات نقطية أو عمليات إدخال أو حذف أو تغييرات في إطار القراءة المفتوح.

ينتج عن فقدان الإنتاجية أو التعبير بسبب الأحداث المذكورة أعلاه إنتاج الجين الزائف غير المعالج. تلك من النوع الوحدوي هي نسخة واحدة من الجين الأبوي الذي يصبح غير فعال.

تحافظ الجينات الكاذبة والتكرارات غير المعالجة على بنية الجين ، مع الإنترونات والإكسونات. في المقابل ، تنشأ الجينات الخادعة المعالجة من أحداث التحويل الرجعي.

يحدث التحويل الرجعي عن طريق إعادة تكامل cDNA (DNA التكميلي ، وهو نسخة عكسية من نسخة مرسال RNA) في منطقة معينة من الجينوم.

يتم إنشاء التسلسل المزدوج الذي تقطعت به السبل للجين الزائف المعالج بواسطة RNA أحادي الجديلة الذي تم إنشاؤه بواسطة RNA polymerase II.

الجينات الحية ، الجينات الوهمية والميتة

تصنيف آخر ، اقترحه Zheng و Gerstein ، يصنف الجينات على أنها جينات حية ، وجينات شبحية ، وجينات كاذبة ميتة. يعتمد هذا التصنيف على وظيفة الجين ، وعلى "حياة" و "موت" هؤلاء.

من هذا المنظور ، فإن الجينات الحية هي الجينات التي ترمز للبروتينات ، والجينات الزائفة الميتة هي عناصر في الجينوم لم يتم نسخها.

تتكون الحالة الوسيطة من الجينات الزائفة الوهمية ، والتي يتم تصنيفها إلى ثلاث فئات فرعية: الجين الزائف المستخرج ، الجين الزائف الخلفي ، والجينات الزائفة المحتضرة.

منظور تطوري

تتطور جينومات الكائنات الحية أيضًا وتتمتع الجينات بخاصية التغيير وتنشأ دي نوفو. تتوسط آليات مختلفة في هذه العمليات ، من بينها تكرار الجينات ، واندماج الجينات وانشطارها ، ونقل الجينات الجانبي ، إلخ.

بمجرد أن ينشأ الجين ، فإنه يمثل نقطة انطلاق للقوى التطورية للعمل.

ينتج عن الازدواج الجيني نسخة حيث ، بشكل عام ، يحتفظ الجين الأصلي بوظيفته والنسخة - التي لا تخضع لضغط انتقائي للحفاظ على الوظيفة الأولية المذكورة - يمكن أن تتغير وتغير الوظيفة بحرية.

بدلاً من ذلك ، يمكن للجين الجديد أن يتحور بطريقة ينتهي به الأمر إلى أن يكون جينًا زائفًا ويفقد وظيفته.

المراجع

1. جروين ، جي إن ، كابرارو ، دي ، وموريس ، ك.ف (2014). أعرب الدور الناشئ للجين الكاذب عن الحمض النووي الريبي غير المشفر في الوظائف الخلوية. المجلة الدولية للكيمياء الحيوية وبيولوجيا الخلية ، 54 ، 350-355.
2. Pink، RC، Wicks، K.، Caley، DP، Punch، EK، Jacobs، L.، & Carter، DRF (2011). الجينات الكاذبة: وظيفية زائفة أو منظمات رئيسية في الصحة والمرض؟ رنا، 17 (5) ، 792-798.
3. Poliseno، L.، Salmena، L.، Zhang، J.، Carver، B.، Haveman، WJ، & Pandolfi، PP (2010). وظيفة مستقلة عن الترميز للجينات والجينات الزائفة mRNAs تنظم بيولوجيا الورم. الطبيعة، 465 (7301) ، 1033.
4. توتار واي (2012). الجينات الكاذبة. علم الجينوم المقارن والوظيفي ، 2012 ، 424526.
5. تشنغ ، د. ، وجيرستين ، م ب (2007). الحد الغامض بين الجينات والجينات الخادعة: الموتى يرتفعون ، أم يفعلون ذلك؟ الاتجاهات في علم الوراثة ، 23 (5) ، 219-224.