An expressed pseudogene regulates the messenger-RNA stability of its homologous coding gene

(偽基因調控其同源譯碼基因的訊息核醣核酸之穩定性)

Nature 2003, 423:91-6

　演講者：葉承昀     講評老師：劉校生 教授

簡介：

    偽基因(pseudogene)首次發現於1977年爪蟾的5s基因中所發現。有些偽基因的特徵為：沒有五端的啟動子及內含子，而三端poly-A的序列；而有些是因為基因序列的突變所形成的。由於上述的特徵，一般偽基因並沒辦法轉譯出蛋白質，雖然有些偽基因被認為有功能性，且與同源的基因有相關，但人們還不清楚假基因的生物特性是什麼。

實驗與結果：

    今天作者製作轉植老鼠的實驗，發現子代的腎臟組織空泡化及骨頭異常等畸形的外表型產生。追溯因轉植基因而被突變掉的基因序列發現到，所破壞的基因是一個基因轉印(imprinting)的基因，同時也是偽基因，名稱為Makorin1-p1。Makorin1-p1與其他大部分的偽基因相同僅能轉錄出核醣核酸，無法轉譯出蛋白質，並與其來源基因Makorin1的五端序列區有重疊的現象。由實驗結果也發現到Makorin1-p1所轉錄的核醣核酸能夠使Makorin1的核醣核酸不易隨時間而降解，而Makorin1的核醣核酸被快速降解的原因與它的五端序列有相當大的關係，這段序列似乎能加速核醣核酸的分解(圖一)。作者認為說有可能細胞內有一種會使核醣核酸快速降解的因子，而這種因子會辨認Makorin1的五端序列；而Makorin1-p1因為有高度的序列相似度，則能夠降低降解因子與Makorin1結合的機率，而讓Makorin1的核醣核酸能較長時間地存在細胞中。

    作者又將能夠超表現Makorin1或者Makorin1-p1的質體送到異合子的受精卵內，並觀察發育至初生後三天還能存活的老鼠，其基因型及表現型大致上都與野生型的老鼠相近(圖二)，表示說Makorin1-p1的確是當初突變掉的基因，因無法轉錄造成無法保護Makorin1的核醣核酸，導致畸形鼠的產生。

    最後，作者有提到說在哺乳動物中，偽基因存在的比例比其他物種高；雖然大部分的偽基因的功能還不是相當的清楚，但應該有其重要的調控性存在。另外，或許基因特性無法完整表現可能與偽基因的突變或者變動有關係。

圖(一)：作者將左邊的質體送入NIH/3T3的細胞株中，由右邊(北方點墨法)的圖示發現Makorin1-p1能夠保護Makorin1；而Makorin1的五端序列則能夠調控其核醣核酸的穩定度。  

圖(二)：作者分別將Makorin1-p1及Makorin1送到異合子受精卵中，發現到原本應該發生皮膚缺失的老鼠比例已經大幅降低(白色箭頭指出有皮膚缺失)。

參考文獻：

1.         Jacq, C., Miller, J. R. & Brownlee, G. G. A pseudogene structure in 5S DNA of Xenopus laevis. Cell 12, 109-20 (1977).

2.         Hirotsune, S. et al. An expressed pseudogene regulates the messenger-RNA stability of its homologous coding gene. Nature 423, 91-6 (2003).

3.         Yoshida, N. et al. Identification of a new target molecule for a cascade therapy of polycystic kidney. Hum Cell 16, 65-72 (2003).