Dekryptert funksjon av junk DNA

Forskere bestemmer funksjonen til det antatte DNA-avfallet

08/09/2012

Elleve år etter dekoding av det menneskelige genomet av Human Genome Project, har et internasjonalt forskergruppe tatt et annet viktig skritt i å forstå livsplanen. Hundrevis av forskere fra KODE-prosjektet, ledet av National Genome Research Institute i USA og EMBL-europeiske Bioinformatikk Institute i Storbritannia, er nå presentere et detaljert kart av funksjonene til det menneskelige genom, og identifisert fire millioner såkalte genet bryter.

Siden dekoding av det humane genom som en del av "Human Genome Project" mer enn et tiår, molekylærbiologer spørsmålet hvorfor bare to prosent av det genetiske materialet av gener eksisterer som tjener som en guide for dannelse av proteiner innført over hele verden. Teoretisk sett, i løpet av evolusjonen, kunne disse angivelig ubrukelige komponenter av genomet, også kjent som søppel-DNA, ha forsvunnet. Men søppel-DNA er på ingen måte overflødig, det oppfyller forskerne i ENCODE-prosjektet, en avgjørende reguleringsfunksjon for generens aktivitet. Forskerne har publisert sine resultater i mer enn 30 artikler i de tre kjente vitenskapelige tidsskriftene "Nature", "Genome Biology" og "Genome Research".

Fire millioner genbrytere identifisert
I ni år har forskere over hele verden jobbet med ENCODE-prosjektet for å studere genomiske regioner utenfor gensekvensene som brukes til å konstruere proteiner. De oppdaget en overraskende vidtgående funksjon av søppel-DNA. Fire millioner identifiserte genbrytere bestemmer generens aktivitet. "Mutasjoner i disse regionene kan føre til menneskers sykdom," rapporterer European Bioinformatics Institute i en nylig pressemelding. Antallet identifisert genbryter er utrolig høyt, stresset instituttets direktør, Rolf Apweiler. Søppel DNA er faktisk et "kontrollpanel" med millioner av kontroller som bestemmer generens aktivitet. "80 prosent av genomet er involvert på en eller annen måte i denne forskriften," skriver forskerne i ENCODE-prosjektet.

Identifiserte genbrytere i junk DNA regulerer genaktiviteten
Totalt 442 forskere fra USA, Storbritannia, Spania, Singapore og Japan har vært involvert i studiet av menneskelige gener i de siste ni årene som en del av ENCODE-prosjektet. De sekvenserte over 1600 genomer fra 147 vevtyper. De samlet den enorme mengden 15 terabyte av rå data, som deretter ble analysert. I utgangspunktet fokuserte forskerne på områdene av genomet, som er direkte ansvarlige for byggeplanen for proteiner. Imidlertid var disse bare to prosent av genomet. Følgende undersøkelser ble viet spesielt til analysen av såkalt junk DNA. Her identifiserte forskere fire millioner genbrytere som bidrar til produksjon av millioner av forskjellige proteiner via regulering av genaktivitet. Hvert gen kan slås på og av, men leses også på minst to til tre forskjellige måter, forklarte lederen av European Bioinformatics Institute. Disse genversjonene kalles transkripsjoner.

Høy kompleksitet av genbrytere gjør det vanskelig å forstå sykdommer
Dr. Michael Snyder, professor og leder av Stanford University og rektor etterforsker for kode, forklarte at prosjektet vil levere resultatene, "vi må se bak den lineære strukturen av genomet og identifisere hele nettverket." Kode muliggjør en dyp Innsikt i "loop" som forteller oss hvordan alle deler kommer sammen for å danne en kompleks enhet, "fortsetter Snyder. Resultatet er imidlertid fascinerende og frustrerende samtidig, tilføyde Rolf Apweiler. Kompleksiteten i funksjonen til fire millioner genbryteren er ganske enkelt så høy at det er vanskelig å bestemme et enkelt årsak og forholdsrelasjon med hensyn til visse sykdommer. Det endelige målet med arbeidet er å bidra til å utvikle medisiner som er billigere, mer effektive og sikrere enn dagens. Men utviklingen av sykdommer er langt mer komplisert enn tidligere antatt. Apweiler undret derfor "om hjerneknappene våre vil være nok" for å forstå hvordan en sykdom utvikler seg og hvordan å gripe inn i denne prosessen.

Dekryptere livskretsens diagram
Likevel er forskerne overbevist om viktigheten av deres forskningsresultater. Den frie publikasjonen av dataene er en milepæl i genomforskning. ENCODE-prosjektet gir et betydelig bidrag til å forstå den menneskelige skjematiske, sier Michael Snyder. I tillegg til den grunnleggende forståelsen av biologi, er det også mulig å bruke dataene til å undersøke studien av genetiske påvirkninger på utviklingen av sykdommer. "Vi begynner å forstå informasjonen som er generert i genomsøkende tilknytningsstudier," sier Snyder. Forskjellige studier som sammenligner genomet hos mennesker med komplekse sykdommer, som diabetes, hjertesykdom, hjertesykdom eller fedme, har blitt publisert til friske personer. Imidlertid har disse lokalisert de fleste forskjellene utenfor gensekvensene som er ansvarlige for proteindannelse.

Encyclopedia om genoms funksjon
I lys av resultatene fra ENCODE-prosjektet, ser disse genomforskningsforeningsstudiene ut i et helt annet lys, forklarte Rolf Apweiler. Oppmerksomheten nå ligger på de millioner av genetiske brytere som virker betydelig innflytelse på utviklingen av sykdommer så langt de regulatoriske elementene ble sannsynlige mistenkte i nærheten av gensekvenser haben.Während som bestemmer dannelsen av proteiner, forskerne rapporterte i løpet av ENCODE prosjekt at de relativt fjerntliggende delene også spiller en rolle. Ifølge forskerne ble en så omfattende analyse av genomet muliggjort av betydelige fremskritt i sekvenseringsteknologi, noe som ikke bare gjorde genetisk analyse raskere, men også mye billigere. "Dekryptering av det første menneskelige genomet koster rundt 500 millioner euro, og i dag kan man dechiftere ens genetiske sminke for 1 000 til 1 500 euro," sa leder av European Bioinformatics Institute. Takket være de nye mulighetene har "vi er nå en interaktiv leksikon som alle kan forholde seg hva en stor forskjell" vil gjøre i fremtiden forskning, også deltar i prosjektet spanske forskere Roderic Guigo fra Centre de Regulació Genomica (CRG) i Barcelona. (Fp)

Les om:
DNA genomisk avfall med store fordeler
Sport endrer DNA etter kort tid
Miljø endrer genomet i livmoren
Røyking skader genetisk materiale om noen få minutter
Genetisk mutasjon i autisme på grunn av sæd
Meyenburg-prisen for utvikling av nanoskopi