Dekrypterad funktion av skräp DNA

Forskare bestämmer funktionen av det antagna DNA-avfallet

2012/08/09

Elva år efter avkodningen av det mänskliga genomet genom Human Genome Project har ett internationellt forskargrupp tagit ett annat viktigt steg för att förstå livets ritning. Hundratals forskare från ENCODE-projektet, som leds av National Genome Research Institute i USA och EMBL-European Bioinformatics Institute i Storbritannien, nu presenterar en detaljerad karta över funktioner det mänskliga genomet och identifierade fyra miljoner så kallade gen switch.

Eftersom avkodningen av det humana genomet som en del av "Human Genome Project" mer än ett decennium, molekylärbiologer frågan varför endast två procent av det genetiska materialet i gener existerar som tjänar som en guide för bildningen av proteiner introduceras i hela världen. Teoretiskt sett kunde dessa förmodligen värdelösa komponenter av genomet, även känt som skräp-DNA, försvunnas under utvecklingens gång. Men skräp DNA är inte överflödigt, det uppfyller forskarna i ENCODE-projektet, en avgörande regelverksfunktion för generens aktivitet. Forskarna har publicerat sina resultat i mer än 30 artiklar i de tre kända vetenskapliga tidskrifterna "Nature", "Genome Biology" och "Genome Research".

Fyra miljoner genbrytare identifierade
I nio år har forskare världen över arbetat med ENCODE-projektet för att studera genomiska regioner utanför gensekvenser som används för att konstruera proteiner. De upptäckte en överraskande långtgående funktion av skräp-DNA. Fyra miljoner identifierade genbrytare bestämmer genernas aktivitet. "Mutationer i dessa regioner kan leda till mänsklig sjukdom", rapporterar European Bioinformatics Institute i ett nyligen publicerat pressmeddelande. Antalet identifierade genbrytare är oerhört högt, betonade institutets direktör, Rolf Apweiler. Skräp-DNA är faktiskt en "kontrollpanel" med miljontals kontroller som bestämmer genernas aktivitet. "80 procent av genomet är involverat på något sätt i denna förordning", skriver forskarna i ENCODE-projektet.

Identifierade genväxlar i skräp-DNA reglerar genaktivitet
Totalt 442 forskare från Förenta staterna, Storbritannien, Spanien, Singapore och Japan har varit involverade i studier av mänskliga gener under de senaste nio åren som en del av ENCODE-projektet. De sekvenserade över 1600 genomer från 147 vävnader. De samlade den enorma mängden 15 terabyte av rå data, som sedan analyserades. Initialt fokuserade forskarna på områdena av genomet, som direkt ansvarar för konstruktionsguiden för proteinerna. Emellertid var dessa endast två procent av genomet. Följande undersökningar ägde speciellt till analysen av så kallat skräp-DNA. Här identifierade forskare fyra miljoner genbrytare som bidrar till produktion av miljontals olika proteiner via reglering av genaktivitet. Varje gen kan slås på och av men läses också på minst två till tre olika sätt, förklarade chefen för European Bioinformatics Institute. Dessa genversioner kallas transkript.

Hög komplexitet av genväxlare gör det svårt att förstå sjukdomar
Dr. Michael Snyder, professor och ordförande i Stanford University och Principal Investigator för koda, förklarade att projektet kommer att leverera resultaten, "vi måste titta bakom den linjära strukturen av genomet och för att identifiera hela nätverket." INPROGRAM möjliggör en djup Insikt i "slingan som berättar för oss hur alla delar kommer samman för att bilda en komplicerad enhet" fortsätter Snyder. Resultatet är dock fascinerande och frustrerande samtidigt, tillade Rolf Apweiler. Komplexiteten i funktionen hos fyra miljoner genbrytaren är helt enkelt så hög att det är svårt att bestämma ett enkelt orsakssamband med vissa sjukdomar. Syftet med detta arbete är ytterst att hjälpa till med utvecklingen av läkemedel som är billigare, effektivare och säkrare heutige.Die utvecklingen av sjukdomar än men tänk mer komplexa representerar som man tidigare trott. Apweiler undrade därför om "våra hjärnceller någonsin kommer att vara tillräckligt" för att förstå hur en sjukdom utvecklas och hur man kan ingripa i denna process.

Dekryptera livskretsens diagram
Trots detta är forskarna övertygade om vikten av deras forskningsresultat. Den fria publiceringen av data är en milstolpe i genomforskning. ENCODE-projektet bidrar avsevärt till att förstå den mänskliga schematiska, säger Michael Snyder. Förutom den grundläggande förståelsen av biologi är det också möjligt att använda data för att undersöka studien av genetiska influenser på utvecklingen av sjukdomar. "Vi börjar förstå den information som genereras i genomförbundna associeringsstudier", säger Snyder. Olika studier som jämförde genomet av personer med komplexa sjukdomar, såsom diabetes, hjärtsjukdomar, hjärtsjukdomar eller fetma, har rapporterats till friska individer. Dessa har emellertid lokaliserat de flesta av skillnaderna utanför gensekvenserna som är ansvariga för proteinbildning.

Encyclopedia om genomets funktion
Mot bakgrund av resultaten från ENCODE-projektet framträder dessa genomforskningsprojekt i ett helt annat ljus, förklarade Rolf Apweiler. Uppmärksamheten ligger nu på miljontals genetiska switchar som verkar betydande inflytande på utvecklingen av sjukdomar hittills reglerande element sannolikt misstänkta i närheten av gensekvenser haben.Während som bestämmer bildandet av proteiner, rapporterade forskare inom loppet av KODA projektet att de relativt avlägsna sektionerna också spelar en roll. Enligt forskarna möjliggjordes en sådan omfattande analys av genomet genom betydande framsteg inom sekvenseringstekniken, vilket inte bara gjorde genetisk analys snabbare men också mycket billigare. "Den första mänskliga genomet att dechiffrera kostar cirka 500 miljoner euro, numera kan du den genetiska makeup av en person för 1000 till 1500 euro dechiffrera" chefen för Europeiska Bioinformatics Institute sagt. Tack vare de nya möjligheter har "vi är nu ett interaktivt uppslagsverk som vem som helst kan relatera vad en stor skillnad" kommer att göra i framtiden forskning, också deltar i projektet spanska forskarna Roderic Guigo från Centre de Regulació Genomica (CRG) i Barcelona. (Fp)

Läs om:
DNA genomiskt avfall med stora fördelar
Sport förändrar DNA efter en kort tid
Miljö förändrar genomet i livmodern
Rökning skador genetiskt material på några minuter
Genetisk mutation i autism på grund av spermier
Meyenburgpriset för utveckling av nanoskopi