Pseudogen
Pseudogen (Inggris; Pseudogenes) adalah salinan gen yang biasanya tidak memiliki intron dan urutan DNA, bisa juga diartikan sebagai segmen nonfungsional dari DNA yang menyerupai fungsional asli gen.[1] Meskipun Pseudogen secara genetik mirip dengan gen fungsional asli, namun sudah mengalami banyak mutasi. Sebagian besar muncul sebagai salinan gen fungsional yang berlebihan, baik secara langsung oleh duplikasi DNA atau secara tidak langsung oleh transkripsi dari transkrip mRNA. Pseudogen biasanya teridentifikasi ketika dilakukan analisis urutan genom dan menemukan urutan yang mirip gen namun tidak memiliki urutan pengaturan yang diperlukan untuk transkripsi atau terjemahan, atau yang urutan pengkodeannya rusak karena frameshift atau prematur Stop kodon.
Kebanyakan genom non-bakteri mengandung banyak pseudogen, seringkali sebanyak gen fungsional. Ini terjadi karena berbagai proses biologis secara tidak sengaja membuat pseudogen, dan tidak ada mekanisme khusus untuk menghilangkannya dari genom. Pada akhirnya pseudogen dapat dihapus dari genomnya secara kebetulan replikasi DNA atau perbaikan DNA, atau mereka dapat mengakumulasi begitu banyak perubahan mutasi sehingga tidak lagi dapat dikenali sebagai gen sebelumnya. Analisis peristiwa degenerasi ini membantu memperjelas efek proses non-selektif dalam genom.
Sekuens pseudogen dapat ditranskripsi menjadi RNA pada tingkat rendah, karena elemen promotor diwarisi dari gen leluhur atau timbul oleh mutasi baru. Meskipun sebagian besar transkrip ini tidak memiliki signifikansi fungsional yang lebih daripada transkrip kebetulan dari bagian lain genom, beberapa telah menghasilkan RNA pengaturan yang bermanfaat dan protein baru..
Tipe-tipe dan Keaslian
Ada empat jenis utama dalam pseudogen, dan keempat jenis ini memiliki mekanisme asal dan ciri khas yang berbeda. Empat jenis utama pseudogen tersebut ialah:
Diproses
Pada eukariota yang lebih tinggi, secara khusus mamalia, retrotransposisi merupakan peristiwa yang lumrah terjadi dan memiliki pengaruh besar pada komposisi genom. Misalnya, antara 30-44% genom manusia terdiri dari elemen berulang seperti SINEs dan LINEs.[4][5] Di dalam proses terjadinya retrotransposisi, sebagian dari messenger RNA (mRNA) atau hnRNA transkrip gen secara otomatis transkripsi balik akan kembali ke DNA dan dimasukkan ke dalam DNA kromosom. Meskipun retrotransposon biasanya membuat salinan dirinya sendiri, telah ditunjukkan dalam sistem in vitro bahwa mereka juga dapat membuat salinan gen acak yang ditransposisikan ulang.[6]
Setelah pseudogen ini dimasukkan kembali ke dalam genom, pseudogen tersebut biasanya akan mengandung poliadenilasi (ekor poly-A), dan biasanya memiliki intron yang disambung, dan keduanya merupakan ciri khas cDNA. Namun, karena berasal dari produk RNA, pseudogen yang diproses akan kekurangan promotor hulu dari gen normal, maka mereka dianggap "mati pada saat kedatangan", menjadi pseudogen non-fungsional segera setelah peristiwa retrotransposisi.[7]
Namun, penyisipan ini kadang-kadang menyumbangkan ekson ke gen yang ada, biasanya melalui transkrip alternatif disambung.[8] Karakteristik lebih lanjut dari pseudogen yang diproses adalah pemotongan umum ujung 5 'relatif terhadap urutan induk, yang merupakan hasil dari mekanisme retrotransposisi yang relatif non-prosesif yang menciptakan pseudogen yang diproses.[9] Pseudogen yang diproses terus menerus dibuat pada primata.[10] Populasi manusia, misalnya, memiliki kumpulan pseudogen olahan yang berbeda di setiap individu.[11]
Tidak-diproses
Tidak-diproses (Inggris: Non-processed) disebut juga pseudogen duplikat. Duplikasi genetik adalah suatu proses yang umum dan penting dalam terjadinya evolusi genom. Salinan dari gen fungsional dapat muncul akibat dari peristiwa duplikasi gen yang disebabkan oleh rekombinasi homolog misalnya, sekuens berulang sine pada kromosom yang tidak sejajar dan kemudian memperoleh mutasi yang menyebabkan salinan kehilangan fungsi gen aslinya. Pseudogen duplikat biasanya memiliki semua karakteristik yang sama dengan gen, termasuk struktur ekson - intron utuh dan urutan pengaturan. Hilangnya fungsi gen duplikat biasanya memiliki pengaruh kecil pada kebugaran suatu organisme, karena salinan fungsional yang utuh masih ada. Menurut beberapa model evolusi, pseudogen duplikat yang dibagikan menunjukkan keterkaitan evolusioner manusia dengan primata lainnya.[12]
Jika pseudogenisasi disebabkan oleh duplikasi gen, biasanya terjadi dalam beberapa juta tahun pertama setelah duplikasi gen, asalkan gen tersebut tidak mengalami tekanan seleksi.[13] Duplikasi gen menghasilkan fungsional redundansi dan biasanya tidak menguntungkan untuk membawa dua gen identik. Mutasi yang mengganggu struktur atau fungsi salah satu dari kedua gen tidak merusak dan tidak akan dihilangkan melalui proses seleksi.
Akibatnya, gen yang telah bermutasi secara bertahap menjadi pseudogen dan akan menjadi tidak terekspresikan atau tidak berfungsi. Nasib evolusioner semacam ini ditunjukkan oleh populasi model genetik[14][15] dan juga oleh analisis genom.[13][16] Menurut konteks evolusi, pseudogen ini akan dihapus atau menjadi sangat berbeda dari gen induk sehingga tidak dapat diidentifikasi lagi. Pseudogen yang relatif muda dapat dikenali karena kemiripan urutannya.[17]
Pseudogen kesatuan
Berbagai mutasi (seperti indel dan mutasi nonsense) dapat mencegah gen menjadi normal ditranskripsikan atau diterjemahkan, dan sehingga gen tersebut menjadi kurang- atau tidak berfungsi atau "dinonaktifkan". Ini adalah mekanisme yang sama dimana gen yang tidak diproses menjadi pseudogen, tetapi perbedaan dalam kasus ini adalah bahwa gen tidak diduplikasi sebelum pseudogenisasi. Biasanya, pseudogen seperti itu tidak mungkin menjadi tetap dalam suatu populasi, tetapi berbagai efek populasi, seperti pergeseran genetik, hambatan populasi, atau, dalam beberapa kasus, seleksi alam, dapat menyebabkan fiksasi. Contoh klasik dari pseudogen kesatuan adalah gen yang diduga mengkodekan enzim L-gulono-γ-lactone oxidase (GULO) pada primata. Pada semua mamalia yang dipelajari selain primata (kecuali marmut), GULO membantu biosintesis asam askorbat (vitamin C), tetapi ia ada sebagai gen yang cacat (GULOP) pada manusia dan primata lainnya.[18][19]
Contoh lain yang lebih baru dari gen yang cacat menghubungkan deaktivasi gen caspase 12 (melalui mutasi nonsense) ke seleksi positif pada manusia.[20] Telah dibuktikan bahwa pseudogen yang diproses mengakumulasi mutasi lebih cepat daripada pseudogen yang tidak diproses.[21]
Referensi
- ^ "Pseudogen". www.institutoroche.es (dalam bahasa Spanyol). Diakses tanggal 22 November 2020.
- ^ Max EE (1986). "Plagiarized Errors and Molecular Genetics". Creation Evolution Journal. 6 (3): 34–46.
- ^ Chandrasekaran C, Betrán E (2008). "Origins of new genes and pseudogenes". Nature Education. 1 (1): 181.
- ^ Jurka J (December 2004). "Evolutionary impact of human Alu repetitive elements". Current Opinion in Genetics & Development. 14 (6): 603–8. doi:10.1016/j.gde.2004.08.008. PMID 15531153.
- ^ Dewannieux M, Heidmann T (2005). "LINEs, SINEs and processed pseudogenes: parasitic strategies for genome modeling". Cytogenetic and Genome Research. 110 (1–4): 35–48. doi:10.1159/000084936. PMID 16093656.
- ^ Dewannieux M, Esnault C, Heidmann T (September 2003). "LINE-mediated retrotransposition of marked Alu sequences". Nature Genetics. 35 (1): 41–8. doi:10.1038/ng1223. PMID 12897783.
- ^ Graur D, Shuali Y, Li WH (April 1989). "Deletions in processed pseudogenes accumulate faster in rodents than in humans". Journal of Molecular Evolution. 28 (4): 279–85. Bibcode:1989JMolE..28..279G. doi:10.1007/BF02103423. PMID 2499684.
- ^ Baertsch R, Diekhans M, Kent WJ, Haussler D, Brosius J (October 2008). "Retrocopy contributions to the evolution of the human genome". BMC Genomics. 9: 466. doi:10.1186/1471-2164-9-466. PMC 2584115
. PMID 18842134.
- ^ Pavlícek A, Paces J, Zíka R, Hejnar J (October 2002). "Length distribution of long interspersed nucleotide elements (LINEs) and processed pseudogenes of human endogenous retroviruses: implications for retrotransposition and pseudogene detection". Gene. 300 (1–2): 189–94. doi:10.1016/S0378-1119(02)01047-8. PMID 12468100.
- ^ Navarro FC, Galante PA (July 2015). "A Genome-Wide Landscape of Retrocopies in Primate Genomes". Genome Biology and Evolution. 7 (8): 2265–75. doi:10.1093/gbe/evv142. PMC 4558860 . PMID 26224704.
- ^ Schrider DR, Navarro FC, Galante PA, Parmigiani RB, Camargo AA, Hahn MW, de Souza SJ (2013-01-24). "Gene copy-number polymorphism caused by retrotransposition in humans". PLOS Genetics. 9 (1): e1003242. doi:10.1371/journal.pgen.1003242. PMC 3554589 . PMID 23359205.
- ^ Max EE (2003-05-05). "Plagiarized Errors and Molecular Genetics". TalkOrigins Archive. Diakses tanggal 2020-11-23.
- ^ a b Lynch M, Conery JS (November 2000). "The evolutionary fate and consequences of duplicate genes". Science. 290 (5494): 1151–5. Bibcode:2000Sci...290.1151L. doi:10.1126/science.290.5494.1151. PMID 11073452.
- ^ Walsh JB (January 1995). "How often do duplicated genes evolve new functions?". Genetics. 139 (1): 421–8. PMC 1206338 . PMID 7705642.
- ^ Lynch M, O'Hely M, Walsh B, Force A (December 2001). "The probability of preservation of a newly arisen gene duplicate". Genetics. 159 (4): 1789–804. PMC 1461922 . PMID 11779815.
- ^ Harrison PM, Hegyi H, Balasubramanian S, Luscombe NM, Bertone P, Echols N, Johnson T, Gerstein M (February 2002). "Molecular fossils in the human genome: identification and analysis of the pseudogenes in chromosomes 21 and 22". Genome Research. 12 (2): 272–80. doi:10.1101/gr.207102. PMC 155275 . PMID 11827946.
- ^ Zhang J (2003). "Evolution by gene duplication: an update". Trends in Ecology and Evolution. 18 (6): 292–298. doi:10.1016/S0169-5347(03)00033-8.
- ^ Nishikimi M, Kawai T, Yagi K (October 1992). "Guinea pigs possess a highly mutated gene for L-gulono-gamma-lactone oxidase, the key enzyme for L-ascorbic acid biosynthesis missing in this species". The Journal of Biological Chemistry. 267 (30): 21967–72. PMID 1400507.
- ^ Nishikimi M, Fukuyama R, Minoshima S, Shimizu N, Yagi K (May 1994). "Cloning and chromosomal mapping of the human nonfunctional gene for L-gulono-gamma-lactone oxidase, the enzyme for L-ascorbic acid biosynthesis missing in man". The Journal of Biological Chemistry. 269 (18): 13685–8. PMID 8175804.
- ^ Xue Y, Daly A, Yngvadottir B, Liu M, Coop G, Kim Y, Sabeti P, Chen Y, Stalker J, Huckle E, Burton J, Leonard S, Rogers J, Tyler-Smith C (April 2006). "Spread of an inactive form of caspase-12 in humans is due to recent positive selection". American Journal of Human Genetics. 78 (4): 659–70. doi:10.1086/503116. PMC 1424700 . PMID 16532395.
- ^ Zheng D, Frankish A, Baertsch R, Kapranov P, Reymond A, Choo SW, Lu Y, Denoeud F, Antonarakis SE, Snyder M, Ruan Y, Wei CL, Gingeras TR, Guigó R, Harrow J, Gerstein MB (June 2007). "Pseudogenes in the ENCODE regions: consensus annotation, analysis of transcription, and evolution". Genome Research. 17 (6): 839–51. doi:10.1101/gr.5586307. PMC 1891343 . PMID 17568002.
Bacaan selanjutnya
- Gerstein M, Zheng D (August 2006). "The real life of pseudogenes". Scientific American. 295 (2): 48–55. Bibcode:2006SciAm.295b..48G. doi:10.1038/scientificamerican0806-48. PMID 16866288.
- Torrents D, Suyama M, Zdobnov E, Bork P (December 2003). "A genome-wide survey of human pseudogenes". Genome Research. 13 (12): 2559–67. doi:10.1101/gr.1455503. PMC 403797 . PMID 14656963.
- Bischof JM, Chiang AP, Scheetz TE, Stone EM, Casavant TL, Sheffield VC, Braun TA (June 2006). "Genome-wide identification of pseudogenes capable of disease-causing gene conversion". Human Mutation. 27 (6): 545–52. doi:10.1002/humu.20335. PMID 16671097.