"Junk DNA" hraje rozhodující roli v lidských nemocech

Mnohem více naseho genomu je biologicky aktivní, nez se dríve myslelo - asi 80% - mezinárodní tým s více nez 400 vedci odhalenými vcera. Výzkumníci vysvetlili, ze pouze priblizne 1% genomu má genové oblasti, které kódují bílkoviny, coz je primelo, aby si uvedomili, co se deje se zbytkem DNA. Nyní, kdyz víme, ze ctyri petiny genomu jsou biochemicky aktivní, zpusobem, který reguluje expresi blízkých genu, genetici si uvedomují, ze mnohem méne genomu tvorí nevyzádaná DNA, jak se kdysi verilo.
9 Odborníci se domnívají, ze tato nová zjistení nám pomohou lépe pochopit, jak se nekolik onemocnení vyvíjí a chová, coz muze vést k efektivnejsím a cílenejsím lécebným postupum.
Lidský genom má dvakrát více genu nez dríve. Mnoho z dríve neznámých genu hraje roli v celulární kontrole, která muze mít vliv na vývoj lidských onemocnení.
Mezinárodní konsorcium vedcu analyzovalo a experimentovalo se sekvencními daty ze 140 ruzných typu lidských bunek a identifikovalo tisíce oblastí DNA, které pomáhají rídit cinnost nasich genu.
Manolis Kellis, profesor informatiky na MIT a spoluautorka zprávy, která se objevila ve více vedeckých casopisech, vcetne Príroda, rekl:

"Lidé jsou 99,9 procenta navzájem totozní a máte jen jeden rozdíl v kazdých 300 az 1000 nukleotidech. Co vám dovolí udelat ENCODE, je poskytnout anotaci toho, co delá kazdý nukleotid genomu, takze kdyz je mutován, muzeme delat nejaké predpovedi o dusledcích mutace. "

Co je ENCODE?

ZAKÓDOVAT (Encyclopedia of DNA Elements) je verejný výzkumný konglomerát zahájený v roce 2003 NHGRI (National Human Genome Research Institute) a EMBL-Evropským institutem pro bioinformatiku (EMBL-EBI) ve Velké Británii v roce 2003. Jeho cílem je identifikovat vsechny funkcní slozky lidského genomu. NHGRI a EMBL-EBI se zavázaly okamzite uvolnit vsechna data projektu do verejných databází.

Co vedci puvodne mysleli, ze nevyzádaná DNA je vlastne biochemicky aktivní.Jedním z cílu ENCODE bylo lépe porozumet lidskému genomu za geny kódující bílkoviny. Vedci to mohou provést zkoumáním chemických zmen, které se vyskytují v jednotlivých úsecích DNA - tyto úseky kontrolují, kdyz se aktivují urcité genetické oblasti. Chemické modifikace se lisí podle typu bunky a mohou prímo zmenit DNA, nebo jen proteiny histonu, které obklopují DNA.
V roce 2007 byl vydán pilotní projekt, který se zameril na 1% lidského genomu.
K mapování techto epigenomu (modifikací) výzkumníci shromázdili data z ruzných bunecných typu. Zatímco nekteré laboratore merily modifikace DNA histonu, jiné merily prístupnost ruzných DNA úseku jejich rozstepením na fragmenty enzymy.
ENCODE je spolupráce 442 vedcu z 32 laboratorí v Japonsku, Singapuru, Spanelsku, USA a Velké Británii. Spolecne vygenerovali a zkoumali více nez 15 terabytu nespracovaných dat - vsechny tyto údaje jsou nyní verejne dostupné. Vyuzili priblizne 300 let pocítacového casu, zamerili se na 147 typu tkání, aby zjistili, co zapíná a vypíná urcité geny a specifické vlastnosti prepínacu v ruzných typech bunek.

Vedci spolecnosti ENCODE zjistili, ze asi 80% lidského genomu je zapojeno do nejakého typu biochemické události, jako je vazba proteinu, specificky se váze na proteiny, které mají vliv na to, jak se pouzívají sousední geny. Rovnez zjistili, ze stejné regulacní oblasti hrají ruzné role v závislosti na tom, v jaké bunce pusobí.
Vedci analyzovali zachování nukleotidu A, T, C a G v nových oblastech regulace, které identifikovali. Nukleotidy jsou zachovány, pokud zustanou stejné po dlouhou dobu behem naseho vývoje. To lze proverit bud porovnáním toho, jak se vyskytují odchylky mezi ruznými druhy, nebo u jedincu stejného druhu.
V online komuniké Evropský institut pro bioinformatiku napsal:

"Dne 5. zárí odhaluje mezinárodní tým výzkumníku, ze mnoho z toho, co bylo nazýváno" nevyzádanou DNA "v lidském genomu, je ve skutecnosti masivní ovládací panel s miliony prepínacu, které regulují cinnost nasich genu. práce - a mutace v techto oblastech mohou vést k lidským onemocnením. "

Tri miliardy páru genetického kódu

Zatím vsechny tri miliardy páru genetického kódu, které tvorí lidskou DNA, byly analyzovány metodou ENCODE. Vedci z Evropského institutu pro bioinformatiku vysvetlili, ze identifikovali genomovou funkci 4 milionu genu prepínace, které pomohou vedcum získat informace o konkrétních oblastech lidských onemocnení a doufejme, ze najdou zpusoby, jak lépe lécit nebo lécit je. Dodali, ze prepínace jsou casto podél genomu dlouhé od genu, který regulují.
Ewan Birney z evropského institutu pro bioinformatiku, vedoucí analyzátor pro ENCODE, rekl: "Nás genom je proste zivý s prepínaci: miliony míst, která urcují, zda je gen zapnutý nebo vypnutý." Projekt lidského genomu ukázal, ze pouze 2% genom obsahuje geny, instrukce k tvorbe bílkovin S ENCODE muzeme videt, ze asi 80% genomu aktivne delá neco. Zjistili jsme, ze mnohem vetsí cást genomu - coz je prekvapivá cástka - se podílí na kontrole kdy a kde se vyrábejí bílkoviny, nez jen pri výrobe stavebních bloku. "

Ian Dunham, rovnez z Evropského institutu pro bioinformatiku, uvedl, ze ENCODE je uzitecným výzkumným nástrojem pro kazdého výzkumníka, který se zabývá lidskými nemocemi.Vedci vysetrující onemocnení mají casto dobrou predstavu o tom, které geny jsou zapojeny, ale potrebují údaje o tom, které prepínace hrají roli. V nekterých prípadech umístení techto prepínacu není tam, kde by ocekávali, ze budou. Dunham rekl, ze "ENCODE nám dává soubor velmi cenných vedoucích k tomu, abychom objevili klícové mechanismy, které hrají v oblasti zdraví a onemocnení. Mohou být vyuzity k vytvorení zcela nových léku nebo k úprave existujících léciv".
Hlavní resitel spolecnosti ENCODE, Dr. Michael Snyder, profesor a predseda Stanfordské univerzity, vysvetlil, ze ENCODE nám poskytne potrebné znalosti, abychom se mohli podívat presahující lineární strukturu genomu na to, jak je celá sít propojena. Genomové asociacní studie nám pomáhají porozumet tomu, kde se nacházejí urcité geny, a jaké sekvence je rídí. Snyder rekl: "Vzhledem k komplexnímu, trojrozmernému tvaru naseho genomu jsou tyto kontroly nekdy daleko od genu, který regulují a premistují se tak, aby se dostali do kontaktu. Kdyby to nebylo pro ENCODE, nikdy bychom se v techto oblastech nikdy nepodívali. coz je dulezitý krok k pochopení schématu zapojení cloveka. "ENCODE nám pomáhá hloubeji se podívat do regulacního okruhu, který nám ríká, jak se vsechny cásti spojují, aby vytvorily slozitou bytost."
Predtím bylo vytvárení a ukládání obrovských objemu dat problémem v biomedicínském výzkumu. Vzhledem k tomu, ze produktivita sekvencování genomu se zlepsila a stala se ekonomictejsí, zamerení se presunulo k analýze, tj. K interpretaci dat generovaných ze studií sdruzujících genom. Vedci z univerzity Cambridge uvedli, ze "partneri ENCODE pracují systematicky prostrednictvím lidského genomu, pricemz pouzívají stejné výpocetní a mokré laboratorní metody a cinidla v laboratorích distribuovaných po celém svete".
Ewan Birney rekl:

"Zajistení tech nejlepsích lidí s nejlepsími zkusenostmi je to, o co jde." ENCODE skutecne ukázala, ze prední vedci v oblasti biologie jsou velmi dobre spolupracováni ve velkém merítku a vytvárejí vynikající základy, které muze celé spolecenství vyuzít. "

Vedci zduraznili, ze to bude nekolik let predtím, nez lékari a pacienti vidí jakékoliv hmatatelné prínosy z ENCODE.

Napsal Christian Nordqvist