Erinnerst du dich an die High School oder das College, als du von all der DNA in dir erfahren hast, die Schrott war? Die Strings und Strings von Nonsense-Code, die keine Funktion hatten? Eine Reihe von Beiträgen aus dem ENCODE-Projekt hat die Welt mit Neuigkeiten überhäuft, die diese Idee auseinander reißen würden.
Aber wie viele Dinge, die in Lehrbüchern noch lange nach dem wissenschaftlichen Fortschritt stecken, musste die von ENCODE widerlegte „Junk-DNA“ -Idee nicht unbedingt widerlegt werden. Sogar 1972 erkannten Wissenschaftler, dass nur weil wir nicht wussten, was bestimmte DNA-Regionen taten, sie nicht zum Müll machten.
Ihre Pressemitteilung könnte ziemlich aufregend gewesen sein:
Die Hunderte von Forschern, die am ENCODE-Projekt arbeiten, haben gezeigt, dass ein Großteil der sogenannten "Junk-DNA" im menschlichen Genom ein massives Kontrollfeld mit Millionen von Schaltern ist, die die Aktivität unserer Gene regulieren. Ohne diese Schalter würden Gene nicht funktionieren - und Mutationen in diesen Regionen könnten zu Erkrankungen des Menschen führen. Die neuen Informationen von ENCODE sind so umfassend und komplex, dass ein neues Veröffentlichungsmodell entstanden ist, bei dem elektronische Dokumente und Datensätze miteinander verbunden sind.
Und selbst die New York Times- Autorin Gina Kolata hat den Hype gekauft:
Jetzt haben Wissenschaftler einen entscheidenden Hinweis gefunden, um diese Rätsel zu lösen. Das menschliche Genom ist mit mindestens vier Millionen Genschaltern gefüllt, die sich in DNA-Fragmenten befinden, die einst als "Junk" abgetan wurden, aber eine entscheidende Rolle bei der Steuerung des Verhaltens von Zellen, Organen und anderen Geweben spielen. Die Entdeckung, die als ein wichtiger medizinischer und wissenschaftlicher Durchbruch gilt, hat enorme Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, da viele komplexe Krankheiten anscheinend durch winzige Veränderungen in Hunderten von Genschaltern verursacht werden.
Aber der Blogger und Berkeley-Biologe Michael Eisen erklärt das Problem sowohl mit der Pressemitteilung als auch mit der Berichterstattung:
Es ist wahr, dass das Papier Millionen von Sequenzen beschreibt, die durch Transkriptionsfaktoren gebunden sind oder durch DNase verdaut werden können. Und es ist wahr, dass viele echte regulatorische Sequenzen diese Eigenschaften haben werden. Aber selbst die Autoren geben zu, dass nur ein Bruchteil dieser Sequenzen tatsächlich an der Genregulation beteiligt sein wird. Es ist einfach falsch zu behaupten, dass die Zeitungen Millionen von Schaltern identifiziert haben.
Sogar Ewan Birney, die Wissenschaftler, die die Datenanalyse für das ENCODE-Projekt durchgeführt haben, haben versucht, die Verwirrung zu beseitigen. In seinem Blog erklärt er, dass die Behauptung in diesen Studien, dass etwa 80 Prozent des Genoms „funktionsfähig“ sind, einfach bedeutet, dass etwa 80 Prozent des menschlichen Genoms biochemisch aktiv sind. Birney schreibt:
Diese Frage hängt mit dem Wort „funktional“ zusammen. Versuchen wir also, dies zuerst in Angriff zu nehmen. Wie viele Wörter in englischer Sprache ist „funktional“ ein sehr nützliches, aber kontextabhängiges Wort. Bedeutet ein „funktionelles Element“ im Genom etwas, das eine biochemische Eigenschaft der Zelle verändert ( dh wenn die Sequenz nicht hier wäre, wäre die Biochemie anders), oder ist es etwas, das ein phänotypisch beobachtbares Merkmal verändert, das das Ganze beeinflusst Organismus? An ihren Grenzen (da alle biochemischen Aktivitäten ein Phänotyp sind) verschmelzen diese beiden Definitionen. Nachdem wir lange darüber nachgedacht und diskutiert haben, funktioniert nicht eine einzige Definition von „funktional“ für alle Gespräche. Wir müssen den Kontext genau kennen. Pragmatisch gesehen definieren wir in ENCODE unsere Kriterien als „spezifische biochemische Aktivität“ - zum Beispiel einen Assay, der eine Reihe von Basen identifiziert. Dies ist nicht das gesamte Genom (Dinge wie „eine Phosphodiesterbindung zu haben“ würden sich zum Beispiel nicht qualifizieren). Wir unterteilen dies dann in verschiedene Testklassen; in abnehmender Reihenfolge der Abdeckung sind dies: RNA, "breite" Histonmodifikationen, "schmale" Histonmodifikationen, DNaseI-Hypersensitivitätsstellen, Transkriptionsfaktor-ChIP-seq-Peaks, DNaseI-Footprints, Transkriptionsfaktor-gebundene Motive und schließlich Exons.
Und selbst Birney ist von der 80-Prozent-Zahl nicht wirklich überrascht.
Wie ich bereits in Präsentationen erwähnt habe, sollten Sie von der 80-Prozent-Zahl nicht überrascht sein. Immerhin sind 60% des Genoms mit der neuen detaillierten manuell überprüften Annotation (GenCode) entweder exonisch oder intronisch, und es wird erwartet, dass eine Reihe unserer Assays (wie PolyA-RNA und H3K36me3 / H3K79me2) die gesamte aktive Transkription markieren. Daher ist es nicht so überraschend, dass über diesen erwarteten 60% weitere 20% liegen.
Das heißt nicht, dass die Arbeit von ENCODE nicht interessant oder wertvoll ist. Ed Yong von Not Exactly Rocket Science erklärt, dass ENCODE zwar unsere genomische Welt nicht erschüttert, aber dennoch sehr wichtig ist:
Dass das Genom komplex ist, wird die Wissenschaftler nicht überraschen, aber ENCODE macht zwei neue Dinge: Es katalogisiert die DNA-Elemente, über die die Wissenschaftler nachdenken können; und es zeigt, wie viele es gibt. "Das Genom ist keine leere Weite mehr - es ist dicht gepackt mit Spitzen und Wackeln biochemischer Aktivität", sagt Shyam Prabhakar vom Genome Institute of Singapore. „Hier gibt es Nuggets für alle. Egal, welches Stück des Genoms wir gerade in einem bestimmten Projekt untersuchen, wir werden davon profitieren, wenn wir die entsprechenden ENCODE-Tracks nachschlagen. “
Interessant und wichtig ja. Aber ist es schockierend festzustellen, dass ein Großteil unserer DNA eine Funktion hat? Nein.
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