Husker du på gymnasiet eller college, da du lærte om alt det DNA inde i dig, der var uønsket? Strenge og strenge af nonsens-kode, der ikke havde nogen funktion? En nylig blitz af papirer fra ENCODE-projektet har verden forbløffet over nyheder, der vil skære denne idé fra hinanden.
Men ligesom mange ting, der klæber rundt i lærebøger længe efter, at videnskaben er gået videre, havde "junk DNA" -ideen, som ENCODE modbeviste, egentlig ikke brug for at modbevise i første omgang. Selv i 1972 anerkendte videnskabsmænd, at bare fordi vi ikke vidste, hvad visse DNA-regioner gjorde, ikke gjorde dem skrammel.
Deres pressemeddelelse kunne have været ret spændende:
De hundreder af forskere, der arbejder på ENCODE-projektet, har afsløret, at meget af det, der er blevet kaldt 'junk DNA' i det menneskelige genom, faktisk er et massivt kontrolpanel med millioner af switches, der regulerer aktiviteten af vores gener. Uden disse switches ville gener ikke fungere - og mutationer i disse regioner kan føre til menneskelig sygdom. Den nye information leveret af ENCODE er så omfattende og kompleks, at den har givet anledning til en ny publiceringsmodel, hvor elektroniske dokumenter og datasæt er forbundet.
Og selv The New York Times ' Gina Kolata købte hypen:
Nu har forskere opdaget en vital ledetråd til at afsløre disse gåder. Det menneskelige genom er fyldt med mindst fire millioner genomskiftere, der bor i bits af DNA, der engang blev afskediget som "junk", men som viser sig at spille en kritisk rolle i kontrollen af, hvordan celler, organer og andet væv opfører sig. Opdagelsen, der betragtes som et stort medicinsk og videnskabeligt gennembrud, har enorme konsekvenser for menneskers sundhed, fordi mange komplekse sygdomme ser ud til at være forårsaget af små ændringer i hundreder af genomskiftere.
Men blogger og Berkeley-biolog Michael Eisen forklarer problemet med både pressemeddelelsen og pressedækningen hidtil:
Det er sandt, at papiret beskriver millioner af sekvenser bundet af transkriptionsfaktorer eller udsat for fordøjelse af DNase. Og det er rigtigt, at mange bona fide regulatoriske sekvenser vil have disse egenskaber. Men som endda forfatterne indrømmer, vil kun en del af denne sekvens faktisk vise sig at være involveret i genregulering. Så det er simpelthen forkert at hævde, at papirerne har identificeret millioner af switches.
Selv Ewan Birney, videnskabsmændene, der foretog dataanalysen til ENCODE-projektet, forsøgte at afhjælpe forvirringen. Han forklarer på sin blog, at påstanden i disse undersøgelser - at ca. 80 procent af genomet er "funktionelt" - ganske enkelt betyder, at ca. 80 procent af det menneskelige genom har biokemisk aktivitet. Birney skriver:
Dette spørgsmål hænger sammen med ordet "funktionelt", så lad os prøve at tackle dette først. Ligesom mange engelsksprogede ord er “funktionelt” et meget nyttigt men kontekstafhængigt ord. Betyder et "funktionelt element" i genomet noget, der ændrer en biokemisk egenskab ved cellen ( dvs. hvis sekvensen ikke var her, ville biokemien være anderledes) eller er det noget, der ændrer en fænotypisk observerbar egenskab, der påvirker helheden organisme? Ved deres grænser (i betragtning af at alle biokemiske aktiviteter er en fænotype), smelter disse to definitioner sammen. Efter at have brugt lang tid på at tænke over og diskutere dette, fungerer ikke en enkelt definition af "funktionel" til alle samtaler. Vi skal være præcise om konteksten. Pragmatisk definerer vi i ENCODE vores kriterier som "specifik biokemisk aktivitet" - for eksempel et assay, der identificerer en række baser. Dette er ikke hele genomet (så for eksempel ville ting som "at have en phosphodiesterbinding" ikke være kvalificeret). Vi subset dette derefter i forskellige klasser af assay; i faldende rækkefølge af dækning er disse: RNA, "brede" histonmodifikationer, "smalle" histonmodifikationer, DNaseI-overfølsomme steder, transkriptionsfaktor ChIP-seq-toppe, DNaseI-fodaftryk, transkriptionsfaktorbundne motiver og til sidst eksoner.
Og selv Birney er faktisk ikke overrasket over antallet af 80 procent.
Som jeg har påpeget i præsentationer, skulle du ikke blive overrasket over tallet på 80%. Når alt kommer til alt er 60% af genomet med den nye detaljerede manuelt gennemgåede (GenCode) annotation enten eksonisk eller intronisk, og et antal af vores assays (såsom PolyA-RNA og H3K36me3 / H3K79me2) forventes at markere al aktiv transkription. Så det er ikke så overraskende at se yderligere 20% over disse forventede 60%.
Det betyder ikke, at ENCODE's arbejde ikke er interessant eller værdifuldt. Ed Yong hos Not Exactly Rocket Science forklarer, at selvom ENCODE muligvis ikke sprænger vores genomiske verden, er det stadig virkelig vigtigt:
At genomet er sammensat vil ikke overraske forskere, men ENCODE gør to friske ting: det katalogiserer DNA-elementerne, som forskere kan porere over; og det afslører, hvor mange der er. ”Genomet er ikke længere en tom vidstrækning - det er tæt pakket med toppe og vingler af biokemisk aktivitet, ” siger Shyam Prabhakar fra Genome Institute of Singapore. ”Der er nuggets til alle her. Uanset hvilket stykke af genomet vi tilfældigvis studerer i et bestemt projekt, vil vi drage fordel af at slå de tilsvarende ENCODE-spor op. ”
Interessant og vigtigt ja. Men er det chokerende at opdage, at meget af vores DNA har en funktion? Ingen.
Mere fra Smithsonian.com:
Fremtidens bøger kan skrives i DNA
Hurtig og billig DNA-sekvens i horisonten?
