עמוד הבית > מדעים > ביולוגיה > גנטיקה
סיינטיפיק אמריקן ישראל


תקציר
פסוידו-גנים (גנים מדומים) הם השאריות המולקולריות של גנים שהתקלקלו, והם נותרו כמאובנים גנטיים המספקים תובנות לאבולוציה של גנים בפרט והגנום בכלל. עדויות חדשות מלמדות על פעילות של פסוידו-גנים ועל אפשרות שחלקם עשויים לקום לתחייה. המחקר על פסוידו-גנים עדיין בחיתוליו.



החיים האמיתיים של הגנים המדומים
מחברים: פרופ' מרק גרסטיין; ד"ר דייו ג'נג


לגנים פגומים, שרידים מולקולריים הפזורים ברחבי הגנום האנושי, יש סיפור משלהם לספר, והם עדיין לא אמרו את מילתם האחרונה

יש שלדים בארון הגנטי שלנו. עצמותיהם של גנים שמתו לפני עידנים והמכונים פסוידו-גנים (מילולית: גנים מדומים), פזורות בכרומוזומים שלנו. בדומה למאובנים אחרים, גם הפסוידו-גנים שופכים אור על תהליך האבולוציה שעברו הגנים של ימינו. כמו כן, הולכות ומצטברות עדויות שחלק מהדינוזאורים הגנטיים האלה אינם כה מתים כפי שחשבנו. סימני פעילות של פסוידו-גנים הם תזכורת נוספת לכך שלמרות סיומו הרשמי של פרויקט הגנום האנושי (קביעת רצף הדנ"א של כל המידע הגנטי האצור בגרעיני התאים שלנו), המדענים רק מתחילים לפענח את צפונותיו.

כבר היום ברור שגנום שלם אינו דומה למאגר מידע קבוע, אלא למערכת הפעלה של מחשב האמורה לתפעל יצור חי. אפשר לדמות פסוידו-גנים לשרידים של תוכנה ישנה האחראית להליכים שנכחדו. אך הם מהווים גם תיעוד מרתק הטמון בתוכנה הכללית והמלמד כיצד גדלה והתפתחה עם הזמן. פסוידו-גנים הם תוצרים של תהליכים שבעזרתם הגנום מתעדכן ומעצב את עצמו מחדש, וככאלו הם מספקים תובנות חדשות על תהליכים אלו, וגם רמזים על התפקיד שלהם עצמם בגנום, תפקיד שאולי נמשך עד היום.

מועתק, לא מזויף

פסוידו-גנים, או גנים "מדומים", הנראים כמו גנים אמיתיים אך אין להם תפקיד נראה לעין, זוהו בפעם הראשונה בסוף שנות ה-70 כשציידי הגנים הראשונים החלו לנסות לאתר על הכרומוזומים את המיקום המדויק של גנים האחראים לייצור מולקולות חשובות. לדוגמה, מדענים שחיפשו את הגן האחראי לייצור ביתא-גלובין, מרכיב מרכזי בהמוגלובין, החלבון המוביל חמצן בזרם הדם, זיהו רצף דנ"א שנראה כמו גן גלובין אך אינו מסוגל לייצר חלבון. אזורים פעילים חיוניים בגן שותקו על ידי מוטציות, כך שמערכת התרגום של התא אינה מסוגלת לתרגם גן כזה למולקולה מועילה.

רק בזמן האחרון, לאחר סיום פרויקטים לקביעת רצף הגנום האנושי וגנומים של יצורים אחרים, התאפשר לגנטיקאים להסתכל על הנוף הגנטי במבט-על ולהבין עד כמה נפוצות בו מוזרויות כאלה. גנום האדם מורכב מיותר משלושה מיליארד נוקליאוטידים, אבני הבניין של מולקולות הדנ"א. אבל פחות מ- 2% של הדנ"א הגנומי שלנו מקודדים חלבונים באופן ישיר. בערך שליש מהגנום מכיל רצפים בלתי מקודדים המצויים בתוך גנים והמכונים אינטרונים. שאר הרצף, המצוי בין הגנים (רצף חוץ-גני), מהווה את רוב הדנ"א שלנו, ורובו מורכב למעשה מחומר גנטי "אפל" שתפקידו עדיין עלום. בתוך מרחבי רצף צחיחים לכאורה אלו, מצוי מספר מפתיע של פסוידו-גנים הפזורים בנוף כמו חלקי מכוניות חלודות.

עקב ההתקדמות בפענוח רצפי הגנום האנושי, קבוצת המחקר שלנו וקבוצות מחקר אחרות באירופה וביפן זיהו יותר מ-19,000 פסוידו-גנים, וסביר להניח שיתגלו עוד. לבני אדם יש רק כ-21,000 גנים המקודדים חלבונים, כך שאולי יבוא יום שבו מספר הפסוידו-גנים יעלה על מספר הגנים הפעילים. שכיחותם הרבה של הפסוידו-גנים העלתה שאלות רבות, ובכללן איך הם נוצרו, מדוע מספרם כה רב, ולמה, אם הם באמת חסרי תועלת, הם נשמרו בגנום זמן ארוך כל כך.

התשובה לשאלה הראשונה כבר ידועה למעשה. חלק קטן מן הפסוידו-גנים היו כנראה בעבר גנים פעילים שפשוט "מתו" בגלל שינויים מזיקים ברצף הנוקליאוטידים שלהם. אבל רוב הפסוידו-גנים הם עותקים מושבתים של גנים פעילים. אפשר שהם מתו עוד בתהליך ההעתקה, או שהם צברו במהלך הזמן מוטציות מזיקות שפגעו בפעילותם.

גנים פעילים חייבים להיות בעלי מבנה מושלם הכולל רצפי נוקליאוטידים המכונים אקסונים והתואמים לרצף החומצות האמיניות בחלבון המקודד על ידי הגן. בדרך כלל האקסונים מופרדים על ידי אינטרונים, ובראש הגן קיים מקטע המכונה מְקַדם (פרומוטור) והמשמש כנקודת ההתחלה שבעזרתה מזהה מנגנון התא את הגן על גבי הכרומוזום. כשתא מבטא גן, הוא מגייס תחילה שחקנים מולקולריים חיוניים ומרכזם באזור המקדם. החומרים האלה נעים לאורך הגן ומשעתקים אותו לתעתיק רנ"א ראשוני. לאחר מכן, תהליך שחבור (splicing) חותך מתוך התעתיק הגולמי את האינטרונים ומחבר את רצפי האקסונים כך שנוצרת גרסה ערוכה של הגן בדמות רנ"א שליח (mRNA). את המידע הכתוב על ה-mRNA קורא ריבוזום - מכונה תוך-תאית המתרגמת את רצף הרנ"א לשורת החומצות האמיניות הבונות את החלבון. והחלבון הוא המולקולה המפעילה את הגן.

פסוידו-גנים יכולים להיוולד בשתי דרכים שכל אחת מהן מייצרת עותק שונה של הגן המקורי. לפני חלוקת תא, התא משכפל את הגנום שלו, ובמהלך השכפול עשוי להיכנס לכרומוזום עותק נוסף של הגן במיקום שונה מהמיקום המקורי. לחלופין, גרסה חדשה של הגן יכולה להיווצר בתהליך המכונה תעתוק-לאחור (reverse transcription). כלומר, בזמן ביטוי הגן, ה-mRNA מועתק חזרה לרצף דנ"א החודר לגנום. תופעה זו מכונה רטרו-טרנספוזיציה והיא מסוגלת להתרחש בזכות פעילותו של שחקן גנטי אחר המסוגל לעבור טרנספוזיציה המכונה LINE ("אלמנט ארוך הפזור בגנום" או long interspersed nuclear element) והמתנהג כמו נגיף גנומי. רצפי LINE נושאים עמם מכשור מולקולרי המאפשר להם לייצר עותקי דנ"א של עצמם כדי להחדירם לגנום. תעתיקי mRNA המצויים בקרבת מקום כשרצפי ה-LINE פעילים, עשויים להילכד בתהליך ולעבור גם הם רטרו-טרנספוזיציה.

שני תהליכים אלו, שכפול ורטרו-טרנספוזיציה, הם כוחות חשובים המעצבים מחדש את הגנום במהלך האבולוציה ויוצרים שונוּת. מכיוון שרבים מן העותקים החדשים של הגנים נותרים פעילים הם מרחיבים את הגנומים השונים ומגוונים אותם. אבל אם עותק הגן מכיל טעויות המשביתות אותו, או שחסרים בו חלקים הקיימים בגן המקורי, כמו המקדם, הוא יהפוך לפסוידו-גן. אפשר לזהות פסוידו-גנים שנוצרו במהלך שכפול של גן שלם משום שהם מכילים גם אינטרונים וגם אקסונים. לפסוידו-גנים שנוצרו מ-mRNA אין אינטרונים והם מכונים פסוידו-גנים מעובדים.

אף כי הפסוידו-גנים פזורים כנראה באקראיות מוחלטת ברחבי הכרומוזומים האנושיים, קיימים סוגי גנים המייצרים פסוידו-גנים בשכיחות גבוהה יותר. גנטיקאים מסווגים גנים פעילים למשפחות על סמך הדמיון שלהם זה לזה הן ברצף והן בתפקיד. רק כרבע מן המשפחות האלה מכילות פסוידו-גנים, וחלק ממשפחות הגנים מייצרות מספר מופרז של עותקים. לדוגמה, משפחת הגנים המייצרים חלבונים ריבוזומליים מכילה 80 גנים באדם, והיא ייצרה בערך 2,000 פסוידו-גנים מעובדים, כלומר כעשירית מסך הפסוידו-גנים שזוהו בגנום. במקרה קיצוני אחד, גן יחיד המקודד חלבון ריבוזומלי והמכונה RPL21 ייצר יותר מ-140 עותקי פסוידו-גנים.

ההבדלים האלה בין הגנים נובעים ככל הנראה מרמות פעילות שונות של הגנים השונים. אלו האחראים לפעולות בסיסיות החיוניות לתא, כמו הגנים במשפחת החלבונים הריבוזומליים, מתבטאים בתדירות גבוהה יותר ומספקים יותר הזדמנויות ליצירת פסוידו-גנים מעובדים.

מכיוון שפסוידו-גנים התרבו בדרך זו בגנום במשך זמן כה רב, קצתם מהווים שרידים של גנים שנכחדו במהלך האבולוציה, ואין להם כיום גרסה פעילה. אחרים הם עותקים של גנים שהשתנו מאוד במשך השנים, כך שהפסוידו-גן עשוי לייצג גרסה מוקדמת וישנה יותר של הגן. משום כך, אפשר להסתכל על אזורי הדנ"א החוץ-גניים כעל שכבה נרחבת של מאובנים מולקולריים המספקים עדות אילמת למאורעות שהתרחשו בעברנו האבולוציוני.

היסטוריה משפחתית

עקרונות הברירה הטבעית חלים, מן הסתם, גם על גנים בודדים, והם משמשים אמצעי בקרה להישרדותן של מוטציות ברצפי הגנים הפעילים. כלומר, מוטציות מועילות המשפרות את ההתאמה של האורגניזם נוטות להישמר, ואילו שינויים ברצף הפוגמים בפעילות הגן אינם שורדים.

אך מרגע שהפסוידו-גנים הופכים לחלק מערמת הגרוטאות של הגנום, הם משתחררים מכבלי הברירה הטבעית וחופשיים לצבור מיני מוטציות, ובכלל זה שינויים שיהיו קטלניים לגנים רגילים. מדענים יכולים להשתמש בנטייה זו לצבור מוטציות כדי להגדיר שעון מולקולרי העוקב אחר שינויי הרצף בפסוידו-גנים ובכך לחקור את התהליכים הכלליים ואת האבולוציה של הגנום. המעקב אחר המסלול האבולוציוני של גנים ושל פסוידו-גנים עוזר לביולוגים מולקולריים לחשוף אירועים של הולדת גנים ומותם, בדיוק כמו שחקר מאובנים עוזר לפלאונטולוגים לחקור יצירה של מינים והכחדתם.

קבוצת המחקר שלנו סקרה פסוידו-גנים בגנומים של צורות חיים רבות, החל בחיידקים וכלה ביצורים מורכבים יותר כמו שמרים, תולעים, זבובים ועכברים. קיומם של פסוידו-גנים במגוון רחב של יצורים הוא תופעה מרשימה ביותר. ההבדל בכמות הפסוידו-גנים בגנומים שונים גדול אף מההבדל במספר הגנים, וקשה לנבא את כמות הפסוידו-גנים בגנום נתון, משום שהיא אינה עומדת ביחס ישיר לגודל הגנום או אף למספר הגנים הקיימים בו. למרות זאת, השוואת הפסוידו-גנים הקיימים בגנומים דומים יכולה לספק מידע חשוב על ההיסטוריה של גנים מסוימים בפרט, ועל אבולוציה מולקולרית בכלל.

לדוגמה, אחת ממשפחות הגנים הגדולות ביותר המוכרות ביונקים מכילה יותר מ-1,000 גנים שונים המקודדים קולטני ריח (olfactory receptors - OR), אותם חלבונים המצויים על פני שטח התא ומאפשרים לנו להריח. ניתוח מדוקדק של גנים ופסוידו-גנים לקולטני ריח שערכו דורון לנצט ויואב גלעד ממכון ויצמן למדע ברחובות, הראה שבני אדם איבדו במהלך האבולוציה מספר רב של גנים פעילים לקולטני ריח, וכיום יש בגנום שלנו פחות מ-500 גנים כאלה. לשם השוואה, בגנום של חולדות ושל עכברים עדיין פעילות גרסאות של כ-300 גנים שהפכו באדם לפסוידו-גנים.

הבדל זה אינו מפתיע, שכן חשיבותו של חוש הריח לצורך הישרדותם של רוב בעלי החיים גדולה בהרבה מאשר של בני אדם. למעשה, לבני אדם יש הרבה יותר פסוידו-גנים של קולטני ריח מאשר לשימפנזות, כלומר אנחנו איבדנו רבים מהגנים הפעילים האלו לאחר הפיצול מענף קופי האדם. ואולם, לקופי אדם יש יחסית יותר פסוידו-גנים של קולטני ריח (30% עד 40% ממשפחת ה-OR) מאשר למכרסמים או לכלבים, דבר המרמז על השפעה כלשהי שאפשרה לקופי אדם להסתדר עם חוש ריח מוגבל קמעה.

במחקרם על קופי אדם, קופים וקרובים אחרים המשתייכים לסדרת היונקים העליונים (פרימטים), גילו לנצט ועמיתיו שהאובדן הרב ביותר של קולטני ריח, כלומר הגידול הרב ביותר במספר הפסוידו-גנים של OR, התרחש בשושלות הקופים וקופי האדם שפיתחו את היכולת לראות צבע בשלושה אורכי גל של אור נראה. זיקה זו עשויה לרמוז על עקומת תמורה חושית שהתרחשה בשושלת הפרימטים, כשיכולת ראייה משופרת באה על חשבון חוש ריח חד.

פעמים רבות, גנים המעורבים בתגובה של אורגניזם לסביבתו, נתונים לשכפול ולגיוון נרחבים במהלך הזמן, תהליך המוביל ליצירת משפחות גנים גדולות, כמו אוסף קולטני הריח. תוצר לוואי ישיר של תהליך זה הוא יצירת עותקים פגומים רבים, כלומר פסוידו-גנים. אבל מותם של עותקים נוספים, הגורם ליצירת פסוידו-גנים חדשים, גם הוא קשור לעתים קרובות לשינויים בסביבתו של האורגניזם או בנסיבות חייו. כתוצאה מכך, הבדלים במספר הפסוידו-גנים הקיימים בבעלי חיים שונים מספקים רמזים על היסטוריית החיים שלהם, רמזים שקשה לזהותם כשמשווים גנים פעילים, שהשתנותם מוגבלת על ידי תפקידם.

לדוגמה, ל-99% מן הגנים באדם יש גרסה מקבילה בגנום העכבר. אף כי שושלות האדם והעכבר התפצלו לפני כ-75 מיליון שנה, אפשר למצוא אזורים חופפים (סינטניים) בין כמעט כל הגנום האנושי לבין גנום העכבר. אך למרות הדמיון הרב בין אדם לעכבר ברמת הגנים הפעילים ומבנה הגנום, רק לחלק קטן מן הפסוידו-גנים האנושיים המוכרים יש גרסה מקבילה בעכבר.

יתר על כן, חלק ממשפחות הגנים שייצרו פסוידו-גנים שונות במידה רבה בין אדם לעכבר. כשמשתמשים בקצב השתנות הרצף, יחסית לגנים ההוריים, כדי לקבוע את הגיל המולקולרי של הפסוידו-גנים, מתגלה גם שרבים מהפסוידו-גנים באדם ובעכבר נוצרו בזמנים שונים. תגליות אלו מלמדות שאירועים נבדלים לגמרי הובילו לפרצי רטרו-טרנספוזיציה בלתי תלויים, שגרמו להיווצרות פסוידו-גנים בכל אחת מן השושלות.

לסרוק ולנפות

המחקר על פסוידו-גנים מצוי בחיתוליו משום שגנים מאובנים אלו נחשבו בעבר פשוט כמטרד. המאמצים הראשונים לסווג פסוידו-גנים נבעו בעיקר מהצורך להבדיל בינם לבין גנים אמיתיים כחלק מפרויקט הגנום. אך הזיהוי של פסוידו-גנים אינו פשוט כמו זיהוי גנים רגילים. תוכנות מחשב המזהות תבניות יכולות להסתמך על דפוסים מאפיינים, לסרוק רצפי דנ"א ולזהות גנים במידת הצלחה בינונית. אולם זיהוי פסוידו-גנים מסתמך בראש ובראשונה על דמיונם לגנים ועל היעדר פעילות ביולוגית. מחשבים יכולים לזהות דמיון בין רצפים באמצעות השוואת מקטעי דנ"א חוץ-גני לכל הגנים הקיימים. אבל קשה יותר להוכיח שרצף החשוד כפסוידו-גן הוא אכן רצף בלתי פעיל.

בדיוק כמו שיצור חי יכול למות מסיבות רבות, יש מגוון מוטציות מזיקות שיכולות להשפיע על כל אחד מהשלבים במהלך ייצור חלבון. כל אחת ממוטציות אלו יכולה להשבית גן ולהפוך אותו לפסוידו-גן. אבל רצף הנוקליאוטידים עצמו יכול לספק רמזים לגבי אופי המוטציה. אפשר לחפש סימני "עצור" (המונעים תרגום), וכן גם תוספות או השמטות של נוקליאוטידים המסיטים את מסגרת הקריאה של מנגנון התרגום התאי שמפענח את המידע המקודד בגן ומייצר על פיו חלבון. גנים אמיתיים אינם יכולים להכיל פגמים כאלו, ולכן קיומם מעיד על הימצאות פסוידו-גן.

הבדלים דקים יותר בין גנים לבין פסוידו-גנים נובעים מתיאוריית הברירה הניטרלית, שפיתח הביולוג המתמטי מוטו קימורה בשנות ה-60, הטוענת שרצפי דנ"א חסרי תפקיד יכולים להשתנות בחופשיות, בלי מגבלות הברירה הטבעית. בהקשר זה, אפשר לחלק לשני סוגים מוטציות המשפיעות על נוקליאוטיד יחיד: מוטציות ששומרות את רצף החומצות האמיניות של החלבון המקודד על ידי הגן, המכונות: שינויים נרדפים ((synonymous, וכאלה המכונות: שינויים בלתי נרדפים שמשנות את משמעות הרצף. מכיוון ששינוי רצף החומצות האמיניות של חלבון עשוי לפגוע בפעילותו, סביר שגן הנתון ללחץ הברירה הטבעית יכיל מוטציות נרדפות, ואילו רצף דנ"א בלתי פעיל לא יהיה נתון למגבלה כזו.

השוואת פסוידו-גנים מגנומים שונים העלתה תופעה מתמיהה: חלק קטן מהפסוידו-גנים השתמרו במידה גדולה מהצפוי לאור העובדה שהרצפים שלהם אכן היו חופשיים להשתנות בצורה ניטרלית. אם כך, פסוידו-גנים כאלו נתונים כנראה במגבלה אבולוציונית, כלומר ייתכן שלמרות הכול יש להם תפקיד כלשהו. דרך אחת לבדוק אם לפסוידו-גן יש תפקיד כלשהו היא לראות אם הוא משועתק לרנ"א. ניסויים שערכו לא מכבר תומס ג'ינג'רס מחברת Affymetrix ומייקל סניידר מאוניברסיטת ייל הראו שחלק ניכר מאזורי הדנ"א החוץ-גניים בגנום האנושי משועתק לרנ"א. למעשה, הם גילו שיותר ממחצית הרצפים המשועתקים ברמה גבוהה מצויים באזורים שאינם מוכרים כגנים. יתר על כן, חלק מאזורים משועתקים אלו חופפים אתרים של פסוידו-גנים. כלומר, ייתכן שחלק מהפסוידו-גנים עדיין לא נשמו את הנשימה האחרונה.

קבוצת המחקר שלנו היא חלק מקונסורציום של מעבדות המנסות להבין מה קורה בחומר האפל של הגנום. אנו מצויים כעת בשלב ההרצה של תכנית ליצור "אנציקלופדיה של רצפי דנ"א" (ENCODE) שמטרתה לזהות את כל מרכיבי הגנום ואת תפקידם. מחקרים קודמים ונתונים מקדמיים מ-ENCODE מראים שלפחות עשירית מן הפסוידו-גנים בגנום האנושי משועתקים לרנ"א. נתון זה אינו מלמד אותנו על תפקידם, אך בשילוב העובדה שחלק מן הפסוידו-גנים השתמרו טוב יותר מאשר רצפי רקע חוץ-גניים, הוא קורא תיגר על הגישה המסורתית שפסוידו-גנים הם גנים מתים.

אפשרות אחת היא שפסוידו-גנים ממלאים תפקיד כלשהו בבקרת הפעילות של גנים תפקודיים. בשנים האחרונות, ביולוגים מולקולריים החלו להבין שביצורים עיליים גנים רבים אינם מקודדים תוצר חלבוני אלא מייצרים תעתיקי רנ"א המבצעים בקרה על גנים אחרים. מולקולות רנ"א אלו יכולות להפעיל או להשתיק גן אחר, או להפריע לתרגום של mRNA לחלבון. עד היום תועדו לפחות שתי דוגמאות של פסוידו-גנים המתנהגים בצורה זו.

על המקרה הראשון דיווחה ב-1999 קבוצת המחקר של מייקל או'שיאה מאוניברסיטת ססקס באנגליה. החוקרים גילו שבתאי עצב של חילזון, גם הגן לחלבון המסנתז חנקן חד-חמצני, גן המכונה NOS, והן הפסוידו-גן שלו, משועתקים לרנ"א. אבל תעתיקי הרנ"א של הפסוידו-גן של NOS מעכבים את ייצור החלבון מתעתיק הגן הרגיל.

לאחר מכן, ב-2003, גילה שינג'י הירוטסונה מבית הספר לרפואה סאיטמה ביפן ששינויים בפסוידו-גן מסוים אחראים ליצירת מומים בוולדות עכברים. התפתחות העכברים נפגמה בגלל חוסר פעילות של גן בקרה חשוב המכונה מקורין1, אבל הירוטסונה לא שינה כלל את מקורין1. למעשה, הוא פגע בטעות בפסוידו-גן של מקורין1, ופגיעה זו היא שהשפיעה על פעילות הגן הרגיל.

ידועים כבר כתריסר מקרים של פסוידו-גנים שיש להם כנראה פעילות כלשהי, לעתים קרובות רק בתאים מסוימים של האורגניזם, אם כי ממצאים אלו עדיין מקדמיים. מכיוון שלפסוידו-גנים רבים רצף נוקליאוטידים הדומה מאוד לזה של הגנים המקוריים, מפתה לחשוב שהפסוידו-גנים של NOS ושל מקורין1 אינם מקרים יוצאי דופן. אך קשה להניח שלשני פסוידו-גנים אלו היה תפקיד מיד כשהם נוצרו. להפך, סביר להניח שפעילותם היא תוצאה של ברירה טבעית ששימרה טעויות מוצלחות, או שזו דרכו של הטבע למצוא דרך יעילה למחזר שברי גנים באמצעות הפיכתם ליחידות בקרה.

פרוטו-גנים

אנו מצויים בפתחו של עידן חדש ומלהיב של פלאונטולוגיה (חקר מאובנים) מולקולרית. רק התחלנו לגרד את פני השטח של שכבת הפסוידו-גנים, וכשנצליח להעמיק, סביר להניח שמספר הפסוידו-גנים יגדל ונגלה הפתעות נוספות. זיהוי רחב היקף של פסוידו-גנים הוא תהליך דינמי ביותר. השיטות הקיימות כיום מסתמכות בעיקר על השוואת רצפים לגנים מאופיינים היטב, ולמרות שהן יכולות לזהות פסוידו-גנים שנוצרו בזמן האחרון, סביר להניח שהן לא מזהות רצפים עתיקים מאוד שעברו שינויי רצף ניכרים. ככל שישתפר ויתעדכן מאגר הנתונים של רצף הגנום, תשתפר גם היכולת לזהות פסוידו-גנים.

הממצאים החדשים המרמזים שלא כל הפסוידו-גנים מתים, מעניינים ביותר. יש גם עדויות התומכות באפשרות של תחיית פסוידו-גנים, כלומר הפיכת פסוידו-גן לגן חי המייצר חלבון תפקודי. השוואות רצף מדוקדקות הראו שגן אחד המייצר את האנזים ריבונוקלאז בפרה היה פסוידו-גן במשך מרבית ההיסטוריה, ונראה שהוא הופעל מחדש לפני זמן לא רב במונחים אבולוציוניים. כמו כן התגלו הבדלים דקים במאגר הפסוידו-גנים של אנשים שונים. למשל, חלק מהפסוידו-גנים של קולטני ריח "יושבים על הגדר", כלומר אצל רוב האנשים הם פסוידו-גנים, אבל אצל מיעוטם הם גנים פעילים. הבדלים אלו יכולים לנבוע ממוטציות אקראיות שתיקנו את הפגיעה שיצרה מלכתחילה את הפסוידו-גן. האם הם יכולים להסביר את הרגישות השונה של אנשים לריחות? ייתכן, אף כי מוקדם עדיין לנחש את ההיקף או את החשיבות של מקור בלתי צפוי זה לשונות בין אנשים.

המחקרים שלנו מעידים שבשמרים קיימים פסוידו-גנים של חלבונים מסוימים המצויים על פני קרום התא, המופעלים כשהאורגניזם מצוי בתנאי עקה. כלומר, הפסוידו-גנים אינם רק גנים מתים (אם כי הם מספקים תובנות מרתקות על עברנו) אלא גם עשויים להיות גנים שטרם נולדו. במילים אחרות, הם עשויים להוות מאגר החבוי בארון הגנטי ושאפשר לשלוף אותו על פי הנסיבות. תפקידיהם האפשריים של הפסוידו-גנים בגנום שלנו עכשיו ובעתיד רק מתחילים להתגלות.

סקירה כללית/ הפסוידו-גנום

  • פסוידו-גנים הם השאריות המולקולריות של גנים שהתקלקלו, והם אינם יכולים לתפקד בגלל פגיעה קטלנית במבנה שלהם.
  • הרוב המכריע של פסוידו-גנים הם עותקים פגומים של גנים פעילים, והם נותרו כמאובנים גנטיים המספקים תובנות לאבולוציה של גנים בפרט והגנום בכלל.
  • זיהוי פסוידו-גנים כרוך בניתוח מדוקדק של הגנום כדי לאתר רצפים דמויי גנים וכדי להחליט האם הם פעילים.
  • עדויות חדשות מלמדות על פעילות של פסוידו-גנים ועל אפשרות שחלקם עשויים לקום לתחייה. ממצאים אלו מרמזים שחלק מהפסוידו-גנים אינם מתים ככלות הכול.



אל האסופה חידת התורשה3

ביבליוגרפיה:
כותר: החיים האמיתיים של הגנים המדומים
מחברים: גרסטיין, מרק (פרופ') ; ג'נג, דייו (ד"ר)
תאריך: דצמבר 2006- ינואר 2007 , גליון 26
שם כתב העת: סיינטיפיק אמריקן ישראל
עורכי כתב העת: אייזנברג, אלי  (ד"ר) ; מנס, אלכסנדר  (ד"ר)
הוצאה לאור: אורט ישראל. המינהל למו"פ ולהכשרה
הערות: 1. סיינטיפיק אמריקן ישראל יוצא לאור על ידי אורט ישראל, וביוזמתו של הרצל לאור.
הערות לפריט זה: 1.  מרק גרסטיין (Gerstein) ודייו ג'נג (Zheng) הם ביואינפורמטיקנים באוניברסיטת ייל. גרסטיין הוא פרופסור לביואינפורמטיקה רפואית, מחזיק בקתדרה על שם א' ל' וויליאמס, ומנהל את התכנית לביולוגיה חישובית ולביואינפורמטקיה בייל. ג'נג קיבל את תואר הדוקטור שלו באוניברסיטת רטגרס, והצטרף לקבוצתו של גרסטיין ב-2003 כדי לחקור את האבולוציה ואת הפעילות של פסוידו-גנים. שני המחברים התעניינו בתחילה בחקר המבנה של מולקולות ובהדמייתן, כפי שתואר במאמרו של גרסטיין בסיינטיפיק אמריקן עם מייקל לוויט, "הדמיית מים ומולקולות החיים" (נובמבר 1998, באנגלית). אבל סקרנותם של גרסטיין ושל ג'נג התעוררה בשל האתגרים העצומים בניתוח מידע שצצו עקב קביעת רצף הגנום, והם החליטו להתחיל לסרוק ולמיין את אזורי הדנ"א החוץ-גניים.
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית