假基因的功能及其在癌癥疾病中的重要作用

湯靜思，楊明耀，李英

四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，畜禽遺傳資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 611130

1977年，Jacq等[1]在非洲爪蟾(Xenopus laevis D.)基因組中發(fā)現(xiàn)了一段不轉(zhuǎn)錄的核苷酸序列，并且這段序列與編碼5S rRNA的功能基因高度相似，因此被定義為假基因(Pseudogene)。目前普遍認(rèn)為具有以下兩種特征的核苷酸序列稱為假基因：一是與功能基因的核苷酸序列具有高度相似性；二是不具有轉(zhuǎn)錄功能或者轉(zhuǎn)錄但不能翻譯成蛋白質(zhì)，這主要?dú)w因于核苷酸序列中終止密碼子的提前出現(xiàn)(Premature stop codon)或者存在移碼突變(Frame shift)[2]。因此假基因被認(rèn)為是沒有功能的核苷酸序列，而且不受選擇壓力束縛[3]。然而，在過(guò)去的20年里，人們發(fā)現(xiàn)假基因廣泛分布于各個(gè)物種的基因組中，尤其在哺乳動(dòng)物中最多[4]。同時(shí)，一些假基因被證明具有重要的功能[5～9]。這說(shuō)明假基因不僅僅是基因組進(jìn)化的遺骸，還可能具有重要的功能。由于假基因與功能基因的密切關(guān)系以及假基因在基因組進(jìn)化過(guò)程中的重要性，假基因的研究也就越來(lái)越多。本文從假基因的分類、假基因的識(shí)別、假基因的功能和假基因與癌癥疾病的關(guān)系等方面綜述了假基因研究的最新進(jìn)展。

1 假基因的分類

根據(jù)假基因的形成機(jī)理，可劃分為3種類型的假基因，即復(fù)制型假基因(Duplicated pseudogene)、單一型假基因(Unitary pseudogene)和加工型假基因(Processed pseudogene)。復(fù)制型假基因是基因組DNA串聯(lián)復(fù)制或者染色體不均等交換過(guò)程中基因編碼區(qū)或調(diào)控區(qū)發(fā)生突變，導(dǎo)致復(fù)制后的基因失去正常功能而成為假基因[10]；單一型假基因是原本具有功能的單一拷貝基因在編碼區(qū)或調(diào)控區(qū)發(fā)生自發(fā)突變(Spontaneous mutations)，導(dǎo)致該基因無(wú)法轉(zhuǎn)錄和翻譯而成為假基因[11]；復(fù)制型假基因和單一型假基因又被稱為未加工型假基因(Unprocessed pseudogene)，因?yàn)樗鼈兌际侵苯佑蒁NA序列演化而來(lái)，具有內(nèi)含子-外顯子的結(jié)構(gòu)和調(diào)控元件。加工型假基因是由mRNA轉(zhuǎn)錄本逆轉(zhuǎn)錄成cDNA后隨機(jī)整合到基因組，由于插入位點(diǎn)不合適或者序列發(fā)生突變而失去正常功能而形成的假基因[12,13]。這種類型的假基因通常包含mRNA的特征是：(1)沒有內(nèi)含子和5'端調(diào)控序列；(2)具有3'端聚腺苷酸化信號(hào)序列；(3)側(cè)翼區(qū)一般存在正向重復(fù)序列。加工型假基因在基因組的位置是隨機(jī)的，而復(fù)制型假基因是在親本功能基因(Parent gene)附近[14]。

2 假基因的識(shí)別

在基因組中區(qū)分假基因與功能基因具有重要的意義，因此，假基因的識(shí)別是假基因相關(guān)研究的基礎(chǔ)。由于假基因與功能基因具有高度的序列相似性，并且假基因積累的突變屬于中性或者近中性突變。因此，1981年 Li等[15]提出通過(guò)計(jì)算核苷酸非同義替換與同義替換的比率(Dn/Ds)來(lái)識(shí)別假基因。理論上，由于假基因不編碼蛋白質(zhì)，不受正選擇 (Positive selection)或者純化選擇(Purifying selection)束縛，那么處于近中性選擇壓力下的假基因的非同義替換與同義替換的比率應(yīng)該等于或接近1[16,17]。通過(guò)這種方法已經(jīng)在多個(gè)物種中識(shí)別出假基因，其中在人類基因組中發(fā)現(xiàn)8000多個(gè)加工型假基因[18]。然而，2003年Balakirev等[19]在果蠅中發(fā)現(xiàn)假基因Est-6(Esterase 6)的非同義替換與同義替換比率小于1，即相比非同義替換，同義替換發(fā)生更頻繁，說(shuō)明該基因可能具有功能。2002年 Betran等[20]發(fā)現(xiàn)假基因 PGAM3(Phosphoglycerate mutase processed gene)不支持中性選擇模型，而是受正向選擇壓力限制，說(shuō)明該假基因可能正在進(jìn)化成新的功能基因，所以會(huì)受正選擇作用。另外針對(duì)假基因的特征及與同源功能基因的關(guān)系可用于識(shí)別假基因。對(duì)于復(fù)制型假基因和加工型假基因而言，由于基因組中存在親本功能基因，所以可在基因組中利用親本功能基因序列比對(duì)搜索，繼而通過(guò)這兩類假基因的特征來(lái)區(qū)分：復(fù)制型假基因有內(nèi)含子和調(diào)控元件;加工型假基因無(wú)內(nèi)含子，有多聚腺苷酸化信號(hào)序列等特征。根據(jù)單一型假基因的定義，可知該類型假基因在基因組中只有一個(gè)拷貝，所以可利用其他物種的基因組作為參考基因組進(jìn)行比對(duì)識(shí)別[11]。

針對(duì)全基因組內(nèi)大規(guī)模的識(shí)別假基因，可采用生物信息學(xué)的方法解決。鑒定假基因的主要生物信息方法有3種：PseudoPipe，RetroFinder和Pseudo-Finder。PseudoPipe是一種基于基因組數(shù)據(jù)利用同源性搜索鑒定假基因的方法，可區(qū)分假基因類型[21]。PseudoFinder是一種利用同源匹配(Homologous mapping) 鑒定假基因的方法，而RetroFinder是一種專注于加工假基因的注釋的方法[22]；以上兩種方法都需要物種的基因組和轉(zhuǎn)錄組信息，適用于模式生物。對(duì)于非模式生物，Molineris等[23]提出Retrotransposed Gene EXPlorer(REGEXP)方法，該方法主要利用加工型假基因無(wú)內(nèi)含子的特點(diǎn)鑒定加工型假基因，僅依賴物種的DNA序列信息。以人類基因組為例，Jennifer等[24]采用不同的方法鑒定出的假基因數(shù)量均不同：利用PseudoPipe方法鑒定出18046個(gè)假基因；利用RetroFinder方法鑒定出13644個(gè)假基因；利用HAVANA(Human and Vertebrate Analysis and Annotation)小組的方法鑒定出11224個(gè)假基因。Pei等[25]結(jié)合以上方法在人類基因組中鑒定出11216個(gè)假基因以及 138個(gè)單一型假基因；同時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一些如核糖體蛋白(Ribosomal protein L21，RPL21)有 143個(gè)假基因，甘油醛-3-磷酸鹽脫氫酶(Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH)有68個(gè)假基因。這與之前的研究一致，說(shuō)明管家基因(House-keeping genes)有更多的假基因[26]。

3 假基因的功能

在20世紀(jì)80～90年代，雖然假基因與親本功能基因具有高度相似性，但由于物種基因組信息匱乏，假基因被認(rèn)為缺乏生物學(xué)功能和不受選擇壓力束縛，因此常被理解為基因組里的遺跡，僅作為中性進(jìn)化的經(jīng)典材料，研究基因的演化過(guò)程和物種基因組的進(jìn)化方向[4]。隨著二代測(cè)序技術(shù)的廣泛應(yīng)用和人類基因組計(jì)劃的完結(jié)，使得對(duì)于假基因的研究越來(lái)越多。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，一些假基因在調(diào)控生物體生長(zhǎng)發(fā)育和癌癥疾病方面具有重要的功能。本文將假基因分為轉(zhuǎn)錄的假基因、不轉(zhuǎn)錄的假基因及編碼蛋白質(zhì)的假基因來(lái)闡述其重要功能。

3.1 轉(zhuǎn)錄的假基因

自假基因被發(fā)現(xiàn)后，其功能研究也逐漸成為研究的熱點(diǎn)。目前已報(bào)道的大多數(shù)有功能的假基因均是通過(guò)其轉(zhuǎn)錄本行使功能，如假基因的轉(zhuǎn)錄本作為反義RNA(Antisense RNA)抑制親本功能基因的表達(dá)；假基因轉(zhuǎn)錄本競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合miRNA(MircoRNA)；假基因的轉(zhuǎn)錄本產(chǎn)生內(nèi)源性小干擾 RNA(Endogenous small interfering RNA，endo-siRNA)等。轉(zhuǎn)錄的假基因可通過(guò)以上途徑達(dá)到調(diào)控其他功能基因的作用。

1992年 Zhou等[5]發(fā)現(xiàn)在人類基因組中的加工型假基因TOPI(Topoisomerase I)能產(chǎn)生反義RNA，并且該反義RNA可與親本功能基因TOPI的轉(zhuǎn)錄本互補(bǔ)配對(duì)。盡管這項(xiàng)研究并未說(shuō)明假基因產(chǎn)生的反義RNA具有功能，但在隨后的研究中證明了假基因轉(zhuǎn)錄的反義RNA在細(xì)胞水平上扮演的重要角色。如Korneev等[6]在蝸牛里發(fā)現(xiàn)假基因 NOS(Nitric oxide synthase)的轉(zhuǎn)錄本同樣也是反義 RNA，并證明了假基因NOS的轉(zhuǎn)錄本能與親本功能基因的轉(zhuǎn)錄本形成RNA雙鏈，從而抑制了功能基因NOS在蝸牛神經(jīng)細(xì)胞中的表達(dá)。2013年，Korneev等[27]通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了假基因NOS轉(zhuǎn)錄的反義RNA在蝸牛記憶形成的關(guān)鍵時(shí)期抑制了一氧化氮(NO)合成，該研究說(shuō)明假基因轉(zhuǎn)錄的反義RNA在細(xì)胞中的重要作用。

編碼磷酸張力同源物蛋白質(zhì)的基因 PTEN(Phosphatase and tensin homolog)是一個(gè)抑癌基因，通過(guò)抑制 PI3K/AKT信號(hào)通路達(dá)到抑制腫瘤生長(zhǎng)的功能。2010年，Poliseno等[8]發(fā)現(xiàn)假基因 PTENP1(Phosphatase and tensin homolog pseudogene)是一個(gè)能轉(zhuǎn)錄的加工型假基因，并與 PTEN具有高度的同源性。其中，在PTEN與PTENP1的3′UTR (Untranslated region)上有一段具有高相似度的 DNA片段，并發(fā)現(xiàn)在該DNA片段上享有共同的miRNA結(jié)合位點(diǎn)。同時(shí)，證明了PTENP1的3′UTR可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA，并阻擋了miRNA結(jié)合親本功能基因PTEN的3′UTR，從而確保了PTEN的正常表達(dá)。2013年，Per Johnsson等[9]發(fā)現(xiàn)假基因PTENP1既能轉(zhuǎn)錄正義RNA(Sense RNA)，又可轉(zhuǎn)錄反義 RNA。其中，PTENP1轉(zhuǎn)錄的反義RNA又分為3個(gè)亞型，即未剪切的α、剪切的α和剪切的β亞型。未剪切的α亞型反義轉(zhuǎn)錄本與正義轉(zhuǎn)錄本的 3′端均沒有被多聚腺苷酸化(Polyadenylated，PolyA)，且發(fā)現(xiàn)未剪切的α亞型反義轉(zhuǎn)錄本出現(xiàn)在細(xì)胞核內(nèi)。而剪切的α亞型轉(zhuǎn)錄本和β亞型轉(zhuǎn)錄本的3′端都被多聚腺苷酸化，且在細(xì)胞質(zhì)中檢測(cè)到高水平的表達(dá)。隨后的實(shí)驗(yàn)證明了剪切的α亞型反義轉(zhuǎn)錄本和未剪切的α亞型反義轉(zhuǎn)錄本能與 PTEN的啟動(dòng)子結(jié)合，以反式調(diào)控的方式抑制PTEN的轉(zhuǎn)錄；雖然PTENP1的正義轉(zhuǎn)錄本缺少多聚腺苷酸尾，但是可通過(guò)剪切的 β亞型反義轉(zhuǎn)錄本與正義轉(zhuǎn)錄本結(jié)合，以順式調(diào)控的方式保證正義轉(zhuǎn)錄本順利地由細(xì)胞核運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中，使得正義轉(zhuǎn)錄本能與miRNA結(jié)合從而確保PTEN正常表達(dá)。隨后 Zina等[28]發(fā)現(xiàn)另一個(gè)抑癌候選基因TUSC2(Tumor suppressor candidate-2)的假基因TUSC2P(Tumor suppressor candidate-2 pseudogene)也是通過(guò) 3′UTR競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合 miRNA 來(lái)保護(hù)TUSC2正常表達(dá)。另外，Chiefari等[29]發(fā)現(xiàn)假基因HMGA1-p(High mobility group A1 pseudogene)的轉(zhuǎn)錄本可降解功能基因 HMGA1(High mobility group A1)的轉(zhuǎn)錄本，其主要機(jī)制是假基因的轉(zhuǎn)錄本和親本功能基因的轉(zhuǎn)錄本在3′UTR上共享一個(gè)重要的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控元件，隨后的實(shí)驗(yàn)證明了這個(gè)假基因的轉(zhuǎn)錄本可競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合反式作用因子 αCP1(Cytoplasmic protein)[30]。

假基因的轉(zhuǎn)錄本還可形成內(nèi)源性小干擾 RNA來(lái)調(diào)控基因的表達(dá)。如 Tam等[7]在小鼠卵母細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)假基因可產(chǎn)生內(nèi)源性小干擾 RNA，通過(guò) RNA干擾(RNA interference，RNAi)的機(jī)制來(lái)調(diào)控親本功能基因的表達(dá)。同時(shí)，假基因產(chǎn)生的內(nèi)源性小干擾RNA是通過(guò)以下兩種方式：一是由假基因的反義轉(zhuǎn)錄本與親本功能基因的正義轉(zhuǎn)錄本雜合形成雙鏈RNA，或者由假基因的反義轉(zhuǎn)錄本與假基因的正義轉(zhuǎn)錄本雜合形成雙鏈 RNA，隨后雙鏈RNA經(jīng)加工形成小干擾RNA；二是直接由具有反向重復(fù)序列的假基因轉(zhuǎn)錄本加工形成[31]。2013年，Chan等[32]發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄的假基因 ψPPM1K(Protein phosphatase，Mg2+/Mn2+dependent，1K pseudogene)通過(guò)上述第二種方式形成了小干擾RNA，并且在轉(zhuǎn)染了這種小干擾 RNA的細(xì)胞中功能基因 NEK8(NIMA-related kinase 8)和 PPM1K(Protein phosphatase，Mg2+/Mn2+dependent，1K)的表達(dá)量下降。其中，相對(duì)于正常細(xì)胞，NEK8在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)量增加，而由假基因ψPPM1K產(chǎn)生的小干擾RNA抑制了NEK8的表達(dá)，說(shuō)明這些小干擾 RNA具有抑制腫瘤的活性和調(diào)控人類細(xì)胞生長(zhǎng)的功能。

3.2 不轉(zhuǎn)錄的假基因

關(guān)于假基因的功能研究主要對(duì)象是能轉(zhuǎn)錄的假基因，然而對(duì)于不轉(zhuǎn)錄的假基因的功能卻鮮為人知或者被默認(rèn)為沒有功能。2011年，Michael等[33]在分析硬骨魚類的基因組時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)3段DNA序列ttc29、dock9和ccdc46是新產(chǎn)生(Do novo generation)的、具有活性的增強(qiáng)子。硬骨魚類的祖先在 3.5億年前發(fā)生了一次全基因組復(fù)制(Whole genome duplication，WGD)，而75%的復(fù)制基因積累突變而失去了編碼功能成為假基因。其中，一些假基因在選擇壓力的驅(qū)使下進(jìn)化成具有功能的基因或調(diào)控元件，如ttc29、dock9和ccdc46。在硬骨魚類基因組中，dock9和ccdc46各有一個(gè)旁系同源基因，ttc29沒有旁系同源基因。同時(shí)，這 3個(gè)假基因與它們的旁系同源基因和直系同源基因都具有高度的相似性，而且在哺乳動(dòng)物和硬骨魚類中的同源基因都是具有能編碼蛋白質(zhì)的功能基因。ttc29、dock9和ccdc46的核苷酸序列在哺乳動(dòng)物中非常保守。盡管它們的同源基因都具有編碼蛋白質(zhì)的功能，但卻沒有增強(qiáng)子的調(diào)節(jié)功能。研究證明，這 3個(gè)假基因是有活性的增強(qiáng)子，它們能調(diào)控鄰近基因的表達(dá)，說(shuō)明不轉(zhuǎn)錄的假基因可能也具有重要的調(diào)控功能。

3.3 具有編碼能力的假基因

最早定義的假基因是不具有編碼蛋白質(zhì)的功能，可是近年的研究卻指出一些假基因也可編碼短鏈肽或者截短的蛋白質(zhì)，即相比親本功能基因編碼的蛋白質(zhì)要短一些。在靈長(zhǎng)目中非常保守的加工型假基因PGAM3(Phosphoglycerate mutase family 3)是首次被發(fā)現(xiàn)的具有編碼能力的假基因。1977年，Dierick等[34]發(fā)現(xiàn)假基因 PGAM3是通過(guò)親本功能基因PGAM1的 mRNA反轉(zhuǎn)錄整合到基因組中形成，并且假基因 PGAM3有完整的開放閱讀框，同時(shí)還在開放閱讀框上游發(fā)現(xiàn)了具有啟動(dòng)子特征的區(qū)域，但是通過(guò) RT-PCR和限制性內(nèi)切酶酶切實(shí)驗(yàn)沒有發(fā)現(xiàn)假基因PGAM3在任何組織里轉(zhuǎn)錄。2002年，Betran等[20]以人的cDNA文庫(kù)作為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增和限制性內(nèi)切酶酶切實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)假基因 PGAM3不僅能轉(zhuǎn)錄，而且證明了在正向選擇壓力的驅(qū)使下還進(jìn)化出具有編碼蛋白質(zhì)的能力。1991年，F(xiàn)ishman等[35]發(fā)現(xiàn)了另外一個(gè)加工型假基因Cx43(Connexin 43)具有完整的開放閱讀框。2004年，Kandouz等[36]在癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)假基因Cx43的轉(zhuǎn)錄本，并證明了假基因Cx43是編碼一個(gè)43 kDa的蛋白質(zhì)；同時(shí)，證明該蛋白質(zhì)具有與親本功能基因 Cx43編碼的蛋白質(zhì)一樣的功能，即抑制細(xì)胞生長(zhǎng)。2014年，Porter等[37]發(fā)現(xiàn)假基因 NLRP2P(NLR family，pyrin domain containing 2 pseudogene)是高等靈長(zhǎng)目特有的加工型假基因，具有與功能基因 POP2(Pyrin-only protein 2)相似的功能。假基因NLRP2P具有完整的開放閱讀框，并且編碼45個(gè)氨基酸。其中，這些氨基酸構(gòu)成了類似膿素結(jié)構(gòu)域(Pyrin-domain)的蛋白質(zhì)。同時(shí)，假基因 NLRP2P的編碼區(qū)與功能基因 POP2相似度達(dá) 80%以上。通過(guò)選擇壓力分析，在舊大陸猴中該基因的編碼區(qū)受純化選擇壓力限制。研究證明，在人類單細(xì)胞中假基因NLRP2P轉(zhuǎn)錄本受脂多糖上調(diào)，并且該假基因具有調(diào)控細(xì)胞因子生成、細(xì)胞周期和細(xì)胞死亡的功能[37]。

這些例子說(shuō)明了假基因并不是無(wú)功能的 DNA，有些假基因在選擇壓力的作用下不斷進(jìn)化，為了生物體更好的生存而具有各種各樣的功能。因此，假基因是生物體的基因貯備庫(kù)，是原基因(Protogene)[38]。

4 假基因與癌癥疾病的關(guān)系

4.1 假基因在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)

隨著新一代高通量測(cè)序技術(shù)的成熟，Kalyana-Sundaram等[26]通過(guò)分析 RNA-Seq數(shù)據(jù)檢測(cè)假基因的轉(zhuǎn)錄和評(píng)估假基因在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)量。他們發(fā)現(xiàn)在腫瘤轉(zhuǎn)錄組中有大量假基因表達(dá)，其中包含了已注釋的1500個(gè)假基因和400個(gè)新的假基因。他們鑒定了218個(gè)具有癌癥特異性的假基因，其中178個(gè)假基因在多種腫瘤細(xì)胞類型中均有表達(dá)，如功能基因PTMA(Prothymosin alpha)產(chǎn)生的5個(gè)加工型假基因，這些假基因在30多種癌細(xì)胞中均有表達(dá)，但卻不在正常細(xì)胞中表達(dá)。另外，40個(gè)假基因只在一種腫瘤細(xì)胞類型中高度特異表達(dá)。他們發(fā)現(xiàn)假基因的表達(dá)不僅具有癌癥特異性，還具有組織特異性。在前列腺癌細(xì)胞中，識(shí)別了多個(gè)特異性表達(dá)的假基因，如加工型假基因CXADR-Ψ(Coxsackie virus and adenovirus receptor pseudogene)，該假基因在大約25%的前列腺癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，而在正常的前列腺細(xì)胞和非前列腺細(xì)胞中基本不表達(dá)。另外，他們發(fā)現(xiàn)假基因 ATP8A2P1(ATPase, aminophospholipid transporter, class I, type 8A, member 2 pseudogene)在大約 25%的乳腺癌細(xì)胞中大量表達(dá)，并且指出該假基因具有調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)和致癌的功能。

2014年，Han等[39]分析了 2808個(gè)癌癥患者樣品的假基因表達(dá)譜，其中包含了 7種類型的癌癥。他們發(fā)現(xiàn)在這些癌細(xì)胞樣本中共有 9925個(gè)假基因表達(dá)。其中，547個(gè)假基因在乳腺侵潤(rùn)性癌細(xì)胞中表達(dá)，138個(gè)假基因在肺鱗狀細(xì)胞癌中表達(dá)。同時(shí)，他們指出在多種癌細(xì)胞類型中假基因的表達(dá)與癌細(xì)胞分子亞型具有高度的一致性，且大部分假基因的表達(dá)與對(duì)應(yīng)的親本功能基因無(wú)關(guān)。隨后他們發(fā)現(xiàn)在102個(gè)可表達(dá)的假基因中，64個(gè)假基因可能通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA來(lái)調(diào)控功能基因表達(dá)，4個(gè)假基因可能作為反義RNA抑制功能基因的表達(dá)。

4.2 假基因在腫瘤細(xì)胞中的作用

目前，越來(lái)越多的證據(jù)(表1)表明，假基因在人類癌癥等疾病方面扮演著重要的角色。首先，假基因通過(guò)編碼具有功能的蛋白質(zhì)行駛功能，如八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子4(Octamer-binding transcription factor 4，Oct4)的假基因 Oct4-pg1。2007年，Lin等[40]發(fā)現(xiàn)假基因Oct4-pg1可抑制間充質(zhì)干細(xì)胞的生長(zhǎng)與分化，并且該假基因能促進(jìn)細(xì)胞的增殖。同時(shí)，有研究指出，在人類膠質(zhì)瘤、乳腺癌等細(xì)胞中沒有發(fā)現(xiàn)功能基因 Oct4的表達(dá)，卻觀察到其假基因的表達(dá)，并且這些假基因可以轉(zhuǎn)錄并翻譯成蛋白質(zhì)，但該蛋白質(zhì)缺乏相應(yīng)的生物學(xué)功能[41～43]。2010年，Kastler等[44,45]在前列腺癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)假基因 Oct4-pg1是Oct4家族成員中有且僅有的一個(gè)能表達(dá)的成員，并且該假基因可編碼一個(gè)含有 359個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，可能具有類似親本功能基因的功能，即維持癌細(xì)胞的無(wú)限增殖和自我更新的能力。

假基因可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合 miRNA調(diào)控功能基因的表達(dá)，從而抑制或者促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。如假基因TUSC2P1通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合miRNA的方式保護(hù)抑癌基因TUSC2的表達(dá)，從而抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖[28]。2013年，Wang等[46]在肝癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)假基因Oct4-pg4可競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合miR-145，從而確保了親本功能基因的表達(dá)，并促進(jìn)了肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和致瘤性。假基因KRASP1(Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog pseudogene)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合miRNA保護(hù)致癌基因KRAS(Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog)的表達(dá)，從而促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的增殖[8]。另外，假基因不僅通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合miRNA保護(hù)功能基因的表達(dá)，還可產(chǎn)生反義 RNA抑制功能基因的轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、遷移和凋亡，如假基因PTENP1[8,20]。假基因Xist(X inactive-specific transcript)可產(chǎn)生反義RNA，通過(guò)與其正義轉(zhuǎn)錄本結(jié)合而抑制了正義轉(zhuǎn)錄本的功能，使X染色體異常，該現(xiàn)象不僅出現(xiàn)在乳腺癌細(xì)胞和前列腺癌細(xì)胞，還發(fā)生在其他癌癥細(xì)胞中[47]。

表1 已報(bào)道的假基因在相關(guān)癌癥等疾病中的作用機(jī)制

假基因還可產(chǎn)生小干擾RNA來(lái)抑制功能基因的表達(dá)而調(diào)控腫瘤的發(fā)生。如假基因ψPPM1K 產(chǎn)生小干擾 RNA抑制功能基因 NEK8及其親本功能基因PPM1K的表達(dá)，從而抑制肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[32]。假基因還可通過(guò)一些其他的方式調(diào)控腫瘤的發(fā)生。如假基因MYLKP1(Myosin light chain kinase pseudogene)在癌細(xì)胞中特異表達(dá)，并在轉(zhuǎn)錄后水平降低了功能基因MYLK(Myosin light chain kinase)的表達(dá)，促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖[48]。另外，假基因也參與一些疾病的發(fā)生過(guò)程，如在二型糖尿病中，假基因 HMGA1-P可與其親本功能基因 HMGA1競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合反式作用因子，從而抑制功能基因的轉(zhuǎn)錄，以致 HMGA1無(wú)法正常行使其調(diào)節(jié)胰島素受體的功能[30]。

5 結(jié) 語(yǔ)

在很長(zhǎng)的一段時(shí)間，進(jìn)化的基礎(chǔ)理論認(rèn)為所有試圖保留下來(lái)的隨機(jī)遺傳變化都是具有某種優(yōu)勢(shì)，而隨后提出的中性學(xué)說(shuō)則認(rèn)為通過(guò)進(jìn)化產(chǎn)生的 DNA片段對(duì)生物體不造成任何優(yōu)勢(shì)或劣勢(shì)[49]。沒有功能的假基因則被人們認(rèn)為是研究中性選擇的經(jīng)典材料，然而隨著研究的深入，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)一些假基因并不適合中性選擇模型，而且這些假基因還具有某些生物功能，尤其表現(xiàn)在癌癥疾病方面。如今，假基因的研究不僅是進(jìn)化生物學(xué)的熱點(diǎn)，也成為了生物醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的新起點(diǎn)。

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