Strona główna > biologia, ewolucja, nauka > Encyklopedia DNA

Encyklopedia DNA

Czerwiec 15, 2007 Dodaj komentarz Go to comments

Genom ludzki odsłania kolejne tajemnice. Projekt ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements) ma na celu identyfikację wszystkich funkcjonalnych elementów w ludzkim genomie. W Nature ukazało się sprawozdanie z pierwszej części projektu – badań nad 1% ludzkiego genomu. Zanalizowano 44 fragmenty genomu (ok. 30 Mbp). Połowa z tych miejsc została wybrana, ponieważ już sporo o nich wiadomo, a druga połowa jest losową próbą. Równocześnie Genome Research publikuje inne prace związane z tym projektem. Artykuły są dostępne za darmo, a jako bonus dołączono plakat w pdf, opisujący część wyników.

Mamy coraz więcej informacji na temat tego, co dzieje się z naszym DNA, które nie koduje białek. 20 tysięcy genów kodujących białka zajmuje około 2% genomu. W reszcie genomu znajdują się geny kodujące różne RNA, z których nie powstają białka oraz sekwencje regulatorowe. Największą część stanowią różnego rodzaju sekwencje repetytywne, przede wszystkim pochodzące od elementów ruchomych – transpozonów i retrotranspozonów, które w toku ewolucji czasem (ale rzadko) nabywają różne funkcje. Trudno zatem powiedzieć, że są tam same śmieci. Jednak przeważająca część genomu – ponad 90% – nie pełni żadnej znanej nam funkcji. Czy oznacza to, że nic nie robi? Większość prawdopodobnie nic, część być może pełni wyłącznie funkcje strukturalne. Ale niektóre fragmenty zapewne jakieś funkcje mają, pytanie tylko, jakie. Wyniki uzyskane przez konsorcjum ENCODE być może pomogą w rozwikłaniu tej zagadki.

Naukowcy z ENCODE stwierdzili, że przeważająca część naszego DNA (może nawet ponad 90%) jest od czasu do czasu i w różnych liniach komórkowych przepisywana na RNA. Dotyczy to nie tylko genów kodujących białka i znane nam klasy niekodujących RNA (takich, które nie kodują białek, ale mają jakąś funkcję, np. miRNA czy tRNA), a także sporej części pseudogenów, ale i fragmentów, którym jak dotąd nie przypisano żadnej funkcji, i o których sądzono, że nie ulegają transkrypcji. Dlaczego i po co są transkrybowane, jeszcze nie wiadomo. Już od kilku lat pojawiały się doniesienia o tym, że jednak transkrybowane są większe fragmenty genomu, niż wcześniej sądzono, i teraz można uznać, że rzeczywiście tak jest. Ponadto analiza transkryptów pokazuje, że czasem obejmują one zarówno właściwy gen, jak i sąsiadujące z nim sekwencje. Być może to właśnie bliskie sąsiedztwo genów powoduje, że obszary go otaczające są transkrybowane niejako przy okazji, a być może przynajmniej część z tych RNA coś jednak robi. Zapewne okaże się, że nie znamy jeszcze wszystkich klas niekodujących RNA – w końcu sporo odkryto w ciągu ostatnich kilku lat, i na pewno nie jest to koniec. Może dalsze badania powiedzą nam coś więcej.

Poza tym konsorcjum spróbowało zidentyfikować funkcjonalne sekwencje regulujące transkrypcję. Naukowcy odkryli liczne miejsca startu transkrypcji (TSS), o których istnieniu dotąd nie wiedziano – 10 razy więcej, niż genów w badanych obszarach. Nowe TSS wiążą podobny zestaw czynników transkrypcyjnych, co znane nam już wcześniej promotory. Sekwencje regulatorowe wokół nich równie często położone są przed, jak i za nimi. Badacze stwierdzili też, że położenie i aktywność tych nowych miejsc startu transkrypcji można przewidywać na podstawie struktury chromatyny i wzoru modyfikacji histonów. Zbadali również zależności między replikacją DNA a modyfikacjami histonów i potwierdzili wcześniejsze doniesienia o ich związku.

Naukowcy porównali też sekwencje pochodzące od 14 gatunków ssaków i zbadali tempo ich ewolucji. Jedynie 5% zasad w genomie jest konserwowanych ewolucyjnie – oznacza to, że te fragmenty zmieniają się wolniej, niż sekwencje neutralne. Odnosi się to do badania bardzo krótkich fragmentów, o długości od kilku do kilkudziesięciu nukleotydów. Z innych badań znamy funkcje około 2/3 z tych 5%. Większość z nich znajduje się w rejonach kodujących białka, reszta w sekwencjach regulatorowych. Natomiast te o nieznanej funkcji nie są rozłożone równomiernie po genomie, zatem być może ich położenie pomoże nam w odkryciu ich roli. Równocześnie niektóre sekwencje pełniące jakąś funkcje wydają się nie być mocno konserwowane. Ogólnie na podstawie badań ENCODE nad stopniem konserwacji poszczególnych fragmentów genomu można jednak stwierdzić, że sekwencje niekodujące są bardziej od kodujących zróżnicowane pod względem tempa ewolucji – zdarzają się rejony, które ewoluują wolno, ale też i takie, które ewoluują szybciej.

Jeśli chodzi o sekwencje pełniące jakąś funkcję, które jednak nie są konserwowane ewolucyjnie, to oczywiście nie można wykluczyć, że problem leży w metodzie badania stopnia konserwacji, ale trudno uznać, że dotyczy to wszystkich, czy nawet większości tajemniczych sekwencji. Być może w eksperymentach określających funkcję danej sekwencji badano nie właściwy fragment, ale jego bliskie sąsiedztwo, a być może istotna jest struktura chromatyny, a nie sama sekwencja. Autorzy podają jeszcze kilka hipotez tłumaczących to zjawisko, między innymi sugerują, że pewne elementy, choć aktywne biochemicznie, nie zapewniają organizmowi żadnych korzyści ani nie przynoszą mu szkody. Takie sekwencje mogą w pewnym momencie zacząć pełnić jakąś funkcję biologiczną i dostać się pod działanie presji selekcyjnej. W ten sposób mogą powstawać np. elementy specyficzne dla danej linii rodowej.

Oczywiście są to dane tylko z 1% genomu, więc może się okazać, że w jego innych częściach wygląda to nieco inaczej. Na razie nie można jeszcze powiedzieć, że należy się pożegnać z koncepcją „śmieciowego DNA”, i zapewne nie będzie można tego zrobić, dopóki ktoś nie wyjaśni, dlaczego jedne organizmy mają 10 razy mniej, a inne 10 razy więcej niekodującego DNA, niż ludzie. T. Ryan Gregory nazwał to „testem cebulowym„.

Kategorie:biologia, ewolucja, nauka Tags: ,
  1. Brak komentarzy.
  1. Lipiec 17, 2007 o 10:30 am
  2. Październik 9, 2007 o 4:43 pm
  3. Listopad 10, 2007 o 2:58 pm

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

%d bloggers like this: