¿Qué es un pseudogén y cómo se origina en el genoma?

En este artículo exploraremos la naturaleza de los pseudogenes, los principales mecanismos biológicos por los que se originan y su compleja participación en la regulación génica dentro de la genética molecular moderna.

¿Cómo se define un pseudogén en la biología moderna?

Un pseudogén es una secuencia de ADN que deriva de un gen ya conocido, pero cuyas funciones se han modificado o se han perdido por completo a lo largo del tiempo evolutivo. Tradicionalmente considerados fósiles genómicos o ADN sin función, los descubrimientos científicos recientes han demostrado que algunos de estos elementos participan activamente en procesos de regulación celular y en la estabilidad del ARN mensajero. La complejidad de estas secuencias desafía las definiciones tradicionales sobre qué constituye un producto funcional en el genoma.

¿Cuáles son los mecanismos principales en el origen de los pseudogenes?

Los científicos han propuesto diversos escenarios evolutivos para explicar cómo se originan estas secuencias modificadas. El primer mecanismo relevante es la retrotransposición, mediante la cual fragmentos de la transcripción en ARN mensajero de un gen son transcritos de forma inversa e insertados de manera espontánea en el ADN cromosómico, dando lugar a los denominados pseudogenes procesados que carecen de promotores normales. Un segundo escenario es la duplicación génica, donde un genoma adquiere copias adicionales de un gen; si una de las copias sufre mutaciones o posee promotores incompletos y se inactiva, se le denomina pseudogén duplicado o sin procesar. Finalmente, un gen funcional puede desactivarse si una mutación se fija en toda una población debido a la selección natural o a la deriva genética.

¿Por qué los pseudogenes complican los estudios de genética molecular?

La presencia de secuencias similares entre los genes funcionales y sus correspondientes pseudogenes representa un desafío técnico importante para los investigadores. Por ejemplo, al intentar amplificar un gen específico mediante la técnica de reacción en cadena de la polimerasa o PCR, un investigador puede amplificar simultáneamente un pseudogén debido a la alta similitud en sus secuencias. Asimismo, durante los procesos automatizados de secuenciación de genomas completos, las secuencias de los pseudogenes se registran en ocasiones por error como genes codificadores activos.

¿De qué manera los pseudogenes regulan la expresión de otros genes?

Ciertas investigaciones han revelado que las secuencias de algunos pseudogenes cumplen funciones reguladoras esenciales en las células. Un caso destacado se documentó al descubrir que el transcrito de un pseudogén puede regular la estabilidad del ARN mensajero de su gen homólogo codificador. En organismos como moscas y ratones, estudios avanzados han demostrado una conexión directa entre los mecanismos de ARN interferente y los pseudogenes, donde pequeños ARN interferentes derivados de pseudogenes modulan los niveles de proteínas diana y controlan la expresión génica a nivel postranscripcional.

¿Cuál es la relación entre los pseudogenes y el desarrollo de enfermedades como el cáncer?

Los estudios recientes sobre el supresor tumoral PTEN y su pseudogén conocido como PTEN1 han demostrado cómo estas secuencias actúan como reguladores biológicos clave. El transcrito del pseudogén PTEN1 es capaz de unirse y secuestrar microARN que normalmente reducirían la expresión del gen PTEN principal, logrando así un aumento en los niveles de este importante supresor tumores. No obstante, se ha observado que en ciertos tipos de cáncer, como el cáncer de colon, el pseudogén PTEN1 se inactiva, lo que provoca la infrarregulación de PTEN y un incremento en la probabilidad de formación tumoral.

Sources & Further Reading

• Hirotsune S, Yoshida N, Chen A, Garrett L, Sugiyama F, Takahashi S, Yagami K, Wynshaw-Boris A, Yoshiki A. An expressed pseudogene regulates the messenger-RNA stability of its homologous coding gene. Nature, 2003.
• Czech B, Malone CD, Zhou R, Stark A, Schlingeheyde C, Dus M, Perrimon N, Kellis M, Wohlschlegel JA, Sachidanandam R, Hannon GJ, Brennecke J. An endogenous small interfering RNA pathway in Drosophila. Nature, 2008.
• Rigoutsos, Isidore; Frank Furnari. Gene-expression forum: Decoy for microRNAs. Nature, 2010.