The extinction dynamics of bacterial pseudogenes Vestigios de un viejo código para hábitos ya desaparecidos, también conocido como Pseudogenes, se trata de secuencias neutrales o no codificantes, pero que a su vez pueden enseñarnos procesos dinámicos de diversificación. Forman parte importante tanto de genoma en bacterias asociadas a huéspedes eucariotes, además del “paradigma de la evolución neutral”. Los Pseudogenes se generan continuamente de procesos de mutación y están sujetos a degradación, y eventos de remoción por la acumulación de más mutaciones, son conservados por tiempos cortos, poco Pseudogenes son compartidos en bacterias y tienen tasas de deleción relativamente rápidas. La eliminación de Pseudogenes se origina por la fijación al azar de mutaciones de fondo o procesos adaptativos ya que generan un costo energético innecesario a la bacteria. El objetivo de este artículo fue conocer la formación, pérdida y distribución filogenética de genes interrumpidos en un modelo de Salmonella, el número de Pseudogenes varío en órdenes de magnitud (13-147) y su abundancia no está asociada con la divergencia en el tiempo o afiliación filogenética, dicha abundancia sirve para medir los niveles de deriva génica experimentada por un linaje. La mayoría de Pseudogenes fueron específicos de especie, se infirió que aquellas que poseen las mismas mutaciones inactivadoras son ancestrales, mientras que las no compartidas son de eventos independientes. Para conocer ¿cómo se generaron los Pseudogenes en las cepas de Salmonella? caracterizaron cada gen por el número y tipo de mutación inactivadora de gen, el 346/378 tiene una sola mutación de inactivación, 20% mueven el marco abierto de lectura, otras lo remueven por completo, sólo 17% fue producido por inserción e inserción de un transposon y el resto fue generado por mutaciones puntuales, que produjeron codones de paro temprano o mutaciones en el codón de inicio. Por otra parte, identificaron 32/378 Pseudogenes con más de una mutación inactivadora, y no observaron correlación del tamaño del gen con el número de mutaciones presentes. La edad relativa de los Pseudogenes se refleja con el número de mutaciones acumuladas, por lo que Pseudogenes con una sola mutación son los más jóvenes. Entonces, el liberarse de Pseudogenes viejos está gobernado por un proceso neutral, se espera que la probabilidad de remover Pseudogenes sea independiente de su edad, pero se siguió observando un buen número de Pseudogenes jóvenes, en este contexto se indica que son fuerzas no-neutrales las que operan en la remoción de Pseudogenes jóvenes de tal manera que pocas permanecen en el genoma el tiempo suficiente para acumular múltiples mutaciones inactivadoras o para exhibir velocidades de divergencia aceleradas. Y por último infieren que Pseudogenes muy degradados tienen en promedio menos interacciones en comparación a los más jóvenes.
Enrique Martínez Carranza The extinction dynamics of bacterial pseudogenes
La formación de pseudogenes, secuencias codificantes con mutaciones que inactivan de cierta manera el marco de lectura y que por tanto dejan de producir proteinas funcionales, ha sido considerada que es llevada a cabo por el modelo neutral de mutación aleatoria y que su eliminación es meramente estocástica. En este trabajo, los autores analizan la presencia, pérdida y distribución filogenética de pseudogenes en varios genomas de Salmonella, de donde obtienen varios resultados interesantes: 1- la cantidad de pseudogenes no está relacionada a la cercanía filogenética, 2- La gran mayoría de los pseudogenes de Salmonella tienen una única mutación inactivante y entre estas, dominan deleciones cortas que removieron 20% o menos del marco de lectura.
Contrario a la creencia que se ha tenido del origen y pérdida neutral de los pseudogenes, en este estudio se encuentra evidencia de la influencia de la selección natural en la pérdida de pseudogenes. De acuerdo a los autores, si la eliminación de los pseudogenes fuera de acuerdo al modelo neutral se encontraría mucha mayor proporción de pseudogenes en los genomas y estos tendrían mayor cantidad de mutaciones acumuladas, sin embargo se observa que los pseudogenes raramente permanecen en el genoma por periodos largos de tiempo y rara vez son compartidos con genomas filogenéticamente cercanos, lo que da indicios de que los pseudogenes son rápidamente eliminados probablemente por selección. De acuerdo a los resultados de los autores, la selección podría favorecer la eliminación de marcos de lectura que podrían ocasionar toxicidad (por formación de productos incompletos o de estructura extraña) o gasto innecesario de energía (debido a su replicación, trascripción y traducción).
Los autores de este artículo analizan qué es lo que ocurre con los pseudogenes en los genomas bacterianos. Los pseudogenes han sido siempre materia de discusión pues su papel evolutivo no queda claro, sinembargo, en este trabajo se propone que los pseudogenes se pierden rápidamente debido al costo de expresarlos y no llevan una evolución netutral como se había propuesto. Esta hipótesis puede se acopla muy bien con algunas hipótesis previas como la de genome streamlining y la hipótesis de la reina negra. Estas hipótesis y sus respectivas comprobaciones genómicas y experimentales dejan patente la gran capacidad de las bacterias de adaptar su genomas para eliminar o integrar funciones de acuerdo a sus necesidades y a las condiciones ambientales. Es importante mencionar que las conclusiones de su trabajo no pueden generalizarse a todas las especies ni a todas las condiciones. En ese sentido, falta explorar si lo mismo aplica para macroorganismos u eucariontes unicelulares. Debido a que en los macroorganismos el costo de la expresión de estos puede no ser tan acentuado, pueden existir diferencias en la forma en las que eliminan estos genes y en las consecuencias de su evolución.
The extinction dynamics of bacterial pseudogenes
ResponderBorrarVestigios de un viejo código para hábitos ya desaparecidos, también conocido como Pseudogenes, se trata de secuencias neutrales o no codificantes, pero que a su vez pueden enseñarnos procesos dinámicos de diversificación. Forman parte importante tanto de genoma en bacterias asociadas a huéspedes eucariotes, además del “paradigma de la evolución neutral”. Los Pseudogenes se generan continuamente de procesos de mutación y están sujetos a degradación, y eventos de remoción por la acumulación de más mutaciones, son conservados por tiempos cortos, poco Pseudogenes son compartidos en bacterias y tienen tasas de deleción relativamente rápidas. La eliminación de Pseudogenes se origina por la fijación al azar de mutaciones de fondo o procesos adaptativos ya que generan un costo energético innecesario a la bacteria.
El objetivo de este artículo fue conocer la formación, pérdida y distribución filogenética de genes interrumpidos en un modelo de Salmonella, el número de Pseudogenes varío en órdenes de magnitud (13-147) y su abundancia no está asociada con la divergencia en el tiempo o afiliación filogenética, dicha abundancia sirve para medir los niveles de deriva génica experimentada por un linaje. La mayoría de Pseudogenes fueron específicos de especie, se infirió que aquellas que poseen las mismas mutaciones inactivadoras son ancestrales, mientras que las no compartidas son de eventos independientes. Para conocer ¿cómo se generaron los Pseudogenes en las cepas de Salmonella? caracterizaron cada gen por el número y tipo de mutación inactivadora de gen, el 346/378 tiene una sola mutación de inactivación, 20% mueven el marco abierto de lectura, otras lo remueven por completo, sólo 17% fue producido por inserción e inserción de un transposon y el resto fue generado por mutaciones puntuales, que produjeron codones de paro temprano o mutaciones en el codón de inicio. Por otra parte, identificaron 32/378 Pseudogenes con más de una mutación inactivadora, y no observaron correlación del tamaño del gen con el número de mutaciones presentes. La edad relativa de los Pseudogenes se refleja con el número de mutaciones acumuladas, por lo que Pseudogenes con una sola mutación son los más jóvenes. Entonces, el liberarse de Pseudogenes viejos está gobernado por un proceso neutral, se espera que la probabilidad de remover Pseudogenes sea independiente de su edad, pero se siguió observando un buen número de Pseudogenes jóvenes, en este contexto se indica que son fuerzas no-neutrales las que operan en la remoción de Pseudogenes jóvenes de tal manera que pocas permanecen en el genoma el tiempo suficiente para acumular múltiples mutaciones inactivadoras o para exhibir velocidades de divergencia aceleradas. Y por último infieren que Pseudogenes muy degradados tienen en promedio menos interacciones en comparación a los más jóvenes.
Enrique Martínez Carranza
ResponderBorrarThe extinction dynamics of bacterial pseudogenes
La formación de pseudogenes, secuencias codificantes con mutaciones que inactivan de cierta manera el marco de lectura y que por tanto dejan de producir proteinas funcionales, ha sido considerada que es llevada a cabo por el modelo neutral de mutación aleatoria y que su eliminación es meramente estocástica.
En este trabajo, los autores analizan la presencia, pérdida y distribución filogenética de pseudogenes en varios genomas de Salmonella, de donde obtienen varios resultados interesantes: 1- la cantidad de pseudogenes no está relacionada a la cercanía filogenética, 2- La gran mayoría de los pseudogenes de Salmonella tienen una única mutación inactivante y entre estas, dominan deleciones cortas que removieron 20% o menos del marco de lectura.
Contrario a la creencia que se ha tenido del origen y pérdida neutral de los pseudogenes, en este estudio se encuentra evidencia de la influencia de la selección natural en la pérdida de pseudogenes. De acuerdo a los autores, si la eliminación de los pseudogenes fuera de acuerdo al modelo neutral se encontraría mucha mayor proporción de pseudogenes en los genomas y estos tendrían mayor cantidad de mutaciones acumuladas, sin embargo se observa que los pseudogenes raramente permanecen en el genoma por periodos largos de tiempo y rara vez son compartidos con genomas filogenéticamente cercanos, lo que da indicios de que los pseudogenes son rápidamente eliminados probablemente por selección. De acuerdo a los resultados de los autores, la selección podría favorecer la eliminación de marcos de lectura que podrían ocasionar toxicidad (por formación de productos incompletos o de estructura extraña) o gasto innecesario de energía (debido a su replicación, trascripción y traducción).
Los autores de este artículo analizan qué es lo que ocurre con los pseudogenes en los genomas bacterianos. Los pseudogenes han sido siempre materia de discusión pues su papel evolutivo no queda claro, sinembargo, en este trabajo se propone que los pseudogenes se pierden rápidamente debido al costo de expresarlos y no llevan una evolución netutral como se había propuesto. Esta hipótesis puede se acopla muy bien con algunas hipótesis previas como la de genome streamlining y la hipótesis de la reina negra. Estas hipótesis y sus respectivas comprobaciones genómicas y experimentales dejan patente la gran capacidad de las bacterias de adaptar su genomas para eliminar o integrar funciones de acuerdo a sus necesidades y a las condiciones ambientales. Es importante mencionar que las conclusiones de su trabajo no pueden generalizarse a todas las especies ni a todas las condiciones. En ese sentido, falta explorar si lo mismo aplica para macroorganismos u eucariontes unicelulares. Debido a que en los macroorganismos el costo de la expresión de estos puede no ser tan acentuado, pueden existir diferencias en la forma en las que eliminan estos genes y en las consecuencias de su evolución.
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