Обзор: инактивация генов сформировала адаптации китов, голых землекопов, колибри и панд
Обзор в The Innovation Life собрал случаи, когда превращение генов в псевдогены помогало позвоночным адаптироваться; у человека их транскрипты бывают защитными и патогенными.
В обзоре в The Innovation Life рассмотрена роль псевдогенов, то есть копий генов, инактивированных мутациями и долго считавшихся «мусорной ДНК», в адаптации позвоночных и в болезнях человека doi.org
The Innovation Lifedoi.orgОткрыть источник ↗. Авторы обобщили недавние работы об их эволюционной динамике и функциях. Только в геноме человека около 14 000 псевдогенов. Современные подходы к их выявлению сравнивают виды и проверяют гомологичные гены на мутации потери функции, что позволяет отделить настоящую утрату гена от ошибок сборки.
Потеря генов как адаптация
Обзор описывает повторяющуюся закономерность: когда линия осваивает новую среду, прежде важные гены становятся ненужными, и их инактивация может быть адаптивной. Приведены примеры для иммунитета, органов чувств, обмена веществ и питания.
У китообразных псевдогенизирован TLR5, рецептор бактериального флагеллина. Функциональные работы, на которые ссылается обзор, показывают, что его утрата ослабляет повреждающее воспаление и повышает выживаемость после инфекции. У голого землекопа подземный образ жизни ослабил отбор по зрению: несколько генов фототрансдукции и поддержания целостности сетчатки накопили инактивирующие мутации, и глаз сильно деградировал.
У колибри псевдогенизация FBP2, гена мышечного фермента глюконеогенеза, усиливает гликолитический поток, митохондриальный биогенез и дыхательную ёмкость doi.org
The Innovation Lifedoi.orgОткрыть источник ↗. У большой панды утрата DUOX2 совпала с переходом на бамбук: синтез гормонов щитовидной железы ослаб, а основной обмен снизился. Утрата рецептора умами T1R1, возможно, сопровождала тот же сдвиг в питании.
Псевдогены в болезнях человека
У человека псевдогены действуют в основном через дуплицированные копии, которые продолжают транскрибироваться: через некодирующие сети, укороченные пептиды или цис-регуляторные элементы ДНК. PTENP1, псевдоген опухолевого супрессора PTEN, связывает микроРНК и снимает подавление PTEN, сдерживая пролиферацию раковых клеток. HBBP1 модулирует TAL1 и смягчает бета-талассемию, а транскрипты TDGF1P3 способствуют росту опухоли.
Авторы отмечают асимметрию. Регуляторные РНК из псевдогенов хорошо описаны при болезнях, но не проверены в адаптивной эволюции, главным образом потому, что исследования адаптации сосредоточены на унитарных псевдогенах, а немодельные виды трудно использовать в функциональных экспериментах. Для проверки причинной роли они предлагают РНК-секвенирование длинных прочтений и редактирование оснований CRISPR/Cas9, которое может вводить или устранять стоп-кодоны. Конвергентную псевдогенизацию у далёких видов под сходным давлением авторы называют удобной моделью для изучения предсказуемости эволюционных траекторий.
