ENCODE
ENCODE to Encyklopedia Elementów DNA. Encyklopedia została uruchomiona w 2003 r. w celu identyfikacji wszystkich elementów funkcjonalnych (bitów roboczych) w ludzkim genomie. Praca została wykonana przez ponad 400 naukowców w 32 laboratoriach w USA, Wielkiej Brytanii, Hiszpanii, Singapurze i Japonii. Ich wyniki zostały opublikowane w 30 pracach o otwartym dostępie w trzech czasopismach: Nature, Genome Biology i Genome Research. Jest to najbardziej szczegółowa jak dotąd analiza ludzkiego genomu.
Uproszczone zestawienie ich głównych ustaleń jest następujące:
- Tylko 1% kodów genomowych dla białek. To jest około 21,000 genów.
- 70.000 sekwencji kodu dla regionów "promotorskich". Są one w górnym biegu genów, gdzie białka wiążą się z kontrolą ekspresji genów.
- Istnieje około 400.000 regionów "wzmacniaczy", które regulują odległe geny.
- Są cztery miliony "przełączników" genowych. Są to sekwencje DNA, które kontrolują, kiedy geny są włączane lub wyłączane. Często są one dalekie od genomu, który kontrolują.
- Około 80% genomu ma określoną funkcję biochemiczną. Pomysł, że większość DNA to "śmieciowe DNA", jest zdecydowanie błędny. "Zdecydowana większość ludzkiego genomu nie koduje białek i do tej pory nie wydawało się, aby zawierał określone elementy genoregulacyjne". Dlaczego ewolucja miałaby utrzymywać duże ilości "bezużytecznego" DNA pozostawała tajemnicą i wydawała się marnotrawstwem. Okazuje się jednak, że istnieją dobre powody, aby zachować to DNA. Wyniki projektu ENCODE pokazują, że większość z tych odcinków DNA zawiera regiony, które wiążą białka i cząsteczki RNA, doprowadzając je do pozycji, z których współpracują ze sobą, regulując funkcję i poziom ekspresji genów kodujących białka".
- Ewolucja jest powodowana zarówno przez zmiany w genach, które kodują białka, jak i w DNA, które koduje kontrola regulacyjna.
"Jednym z wielkich wyzwań w biologii ewolucyjnej jest zrozumienie, jak różnice w sekwencji DNA między gatunkami determinują różnice w ich fenotypach. Zmiany ewolucyjne mogą zachodzić zarówno poprzez zmiany w sekwencjach kodujących białka, jak i poprzez zmiany sekwencji, które zmieniają regulację genów".
Metody zastosowane w pracy obejmowały:
- Wyizolowali i sekwencjonowali RNA transkrybowane z genomu.
- Zidentyfikowali oni miejsca wiążące dla około 120 produktów do przepisywania.
- Zbadali wzory chemicznych modyfikacji dokonanych w histonach. Miało to na celu znalezienie regionów, w których ekspresja genów jest wzmacniana lub tłumiona.
- Przeprowadzili 1648 eksperymentów na 147 typach komórek.
Aktualności związane z tą pracą są:
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest ENCODE?
O: ENCODE to skrót od Encyklopedii Elementów DNA. Została uruchomiona w 2003 r. w celu zidentyfikowania wszystkich elementów funkcjonalnych (bitów roboczych) w ludzkim genomie.
P: Kto prowadził prace nad ENCODE?
O: Pracę wykonało ponad 400 naukowców w 32 laboratoriach w USA, Wielkiej Brytanii, Hiszpanii, Singapurze i Japonii.
P: Czego dowiedzieli się o ludzkim genomie?
O: Odkryli, że tylko 1% genomu koduje białka, co stanowi około 21 000 genów. Ponadto odkryli 70.000 sekwencji kodujących regiony "promotorów" przed genami, gdzie białka wiążą się, aby kontrolować ekspresję genów; 400.000 regionów "wzmacniaczy", które regulują odległe geny; i cztery miliony "przełączników" genów, czyli sekwencji DNA, które kontrolują, kiedy geny są włączane lub wyłączane. Ponadto ustalono, że 80% genomu ma określoną funkcję biochemiczną.
P: Jak przeprowadzono badania?
O: Zastosowane metody obejmowały izolację i sekwencjonowanie RNA transkrybowanego z genomu; identyfikację miejsc wiązania produktów transkrypcji; badanie wzorów modyfikacji chemicznych histonów w celu znalezienia regionów, w których ekspresja genów jest zwiększona lub zmniejszona; oraz przeprowadzenie 1648 eksperymentów na 147 typach komórek.
P: Co te badania sugerują na temat ewolucji?
O: Badania te sugerują, że ewolucja jest spowodowana zarówno zmianami w genach kodujących białka, jak i zmianami w DNA kodującym regulację. Wskazują również, że zmiany ewolucyjne mogą zachodzić poprzez zmiany sekwencji, które zmieniają regulację genów, jak również poprzez zmiany w sekwencjach kodujących białka.
P: Gdzie zostały opublikowane ich wyniki?
O: Wyniki badań zostały opublikowane w 30 artykułach dostępnych w trzech czasopismach - Nature, Genome Biology i Genome Research.
