ENCODE
ENCODE yra DNR elementų enciklopedija. ENCODE buvo pradėta kurti 2003 m., siekiant nustatyti visus funkcinius elementus (darbinius bitus) žmogaus genome. Darbą atliko daugiau kaip 400 mokslininkų 32 laboratorijose JAV, Jungtinėje Karalystėje, Ispanijoje, Ispanijoje, Singapūre ir Japonijoje. Jų išvados paskelbtos 30 atviros prieigos straipsnių trijuose žurnaluose: "Nature", "Genome Biology" ir "Genome Research". Tai išsamiausia iki šiol atlikta žmogaus genomo analizė.
Pagrindinės išvados supaprastintai pateikiamos taip:
- Tik 1 % genomo sudaro baltymai. Tai yra apie 21 000 genų.
- 70 000 sekų koduoja "promotorių" sritis. Jos yra prieš genus, kur baltymai jungiasi ir kontroliuoja genų raišką.
- Egzistuoja apie 400 000 "stiprintojų" sričių, kurios reguliuoja tolimus genus.
- Yra keturi milijonai genų "jungiklių". Tai DNR sekos, kurios kontroliuoja, kada genai įsijungia arba išsijungia. Jie dažnai yra toli genome nuo valdomo geno.
- Maždaug 80 % genomo atlieka tam tikrą biocheminę funkciją. Mintis, kad didžioji DNR dalis yra "šiukšlinė DNR", tikrai klaidinga. "Didžioji dauguma žmogaus genomo nekoduoja baltymų ir iki šiol neatrodė, kad jame yra apibrėžtų genų reguliavimo elementų. Kodėl evoliucija išlaikė didelį kiekį "nenaudingos" DNR, taip ir liko paslaptis, ir atrodė, kad tai yra švaistymas. Tačiau paaiškėjo, kad yra rimtų priežasčių išsaugoti šią DNR. ENCODE projekto rezultatai rodo, kad daugumoje šių DNR atkarpų yra sritys, kurios jungia baltymus ir RNR molekules, taip jas perkeldamos į pozicijas, iš kurių jos bendradarbiauja tarpusavyje reguliuodamos baltymus koduojančių genų funkciją ir raiškos lygį".
- Evoliuciją lemia genų, kurie koduoja baltymus, ir DNR, kuri koduoja reguliavimo kontrolę, pokyčiai.
"Vienas didžiausių evoliucinės biologijos iššūkių - suprasti, kaip DNR sekos skirtumai tarp rūšių lemia jų fenotipų skirtumus. Evoliuciniai pokyčiai gali vykti tiek dėl baltymų kodavimo sekų pokyčių, tiek dėl sekų pokyčių, keičiančių genų reguliavimą".
Darbe buvo naudojami šie metodai:
- Jie išskyrė iš genomo transkribuotą RNR ir nustatė jos seką.
- Jie nustatė apie 120 transkripcijos produktų prisijungimo vietas.
- Jie ištyrė histonų cheminių modifikacijų modelius. Taip buvo ieškoma sričių, kuriose genų raiška padidėja arba sumažėja.
- Jie atliko 1648 eksperimentus su 147 ląstelių tipais.
Su šiuo darbu susijusios naujienos:
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra ENCODE?
A: ENCODE reiškia DNR elementų enciklopediją. Ji buvo pradėta kurti 2003 m., siekiant nustatyti visus funkcinius elementus (darbinius bitus) žmogaus genome.
K: Kas atliko ENCODE darbą?
A: Darbą atliko daugiau kaip 400 mokslininkų 32 laboratorijose JAV, Jungtinėje Karalystėje, Ispanijoje, Singapūre ir Japonijoje.
K: Ką jie sužinojo apie žmogaus genomą?
A: Jie nustatė, kad tik 1 % genomo koduoja baltymus, t. y. apie 21 000 genų. Be to, jie nustatė, kad 70 000 sekų koduoja "promotorių" sritis prieš genus, kur baltymai prisijungia ir kontroliuoja genų raišką; 400 000 "stiprintuvų" sričių, reguliuojančių toli esančius genus, ir keturis milijonus genų "jungiklių", t. y. DNR sekų, kontroliuojančių genų įjungimą arba išjungimą. Be to, buvo nustatyta, kad 80 % genomo atlieka tam tikrą biocheminę funkciją.
K.: Kaip jie atliko tyrimus?
A: Taikyti metodai: iš genomo transkribuojamos RNR išskyrimas ir sekos nustatymas; transkripcijos produktų surišimo vietų nustatymas; histonų cheminių modifikacijų modelių tyrimas, siekiant rasti sritis, kuriose genų raiška yra padidinta arba sumažinta; 1648 eksperimentų su 147 ląstelių tipais atlikimas.
K: Ką šie tyrimai rodo apie evoliuciją?
A: Šie tyrimai rodo, kad evoliuciją lemia tiek genų, koduojančių baltymus, pokyčiai, tiek DNR, koduojančios reguliavimo kontrolę, pokyčiai. Jis taip pat rodo, kad evoliuciniai pokyčiai gali vykti dėl sekų pokyčių, keičiančių genų reguliavimą, taip pat dėl baltymus koduojančių sekų pokyčių.
K: Kur buvo paskelbti jų rezultatai?
A.: Jų išvados paskelbtos 30-yje atviros prieigos straipsnių trijuose žurnaluose - Nature, Genome Biology ir Genome Research.
