science >> Wetenschap >  >> Biologie

Is het DNA tussen genen echt rommel?

DNA-structuur © 2010 HowStuffWorks.com

Het was een verleidelijk lot om elk deel van onze genetische samenstelling als "rommel" te bestempelen. Ten slotte, zou geen enkel verstandig persoon kijken naar de ongelooflijke complexiteit van het menselijk DNA en de muze, "Eh, het is er waarschijnlijk met een reden?" Maar voor een lange tijd, wetenschappers wisten gewoon niet wat er tussen onze genen lag in de jungle van DNA. Dus "rommel" was het. Maar laten we een back-up maken en onszelf eraan herinneren wat al dat genetische materiaal in de eerste plaats is.

Deoxyribonucleïnezuur is de fysieke stof die onze genen bevat. (Elk chromosoom is één lange reeks DNA.) Een typisch eiwitcoderend gen heeft DNA-sequenties die bepalen wanneer het gen tot expressie wordt gebracht, samen met een coderende sequentie die is gekopieerd (of "getranscribeerd") om ribonucleïnezuur te maken. De RNA-kopie wordt vervolgens "vertaald" naar een eiwit.

Maar ga niet te comfortabel zitten. Slechts een klein deel van ons DNA bestaat uit deze eiwitcoderende genen. Sommige genen worden getranscribeerd in RNA dat nooit eiwitten wordt, en enorme brokken van ons DNA worden helemaal niet in RNA getranscribeerd.

Dit was behoorlijk verwarrend voor de wetenschappers die in de jaren '70 voor het eerst begonnen met het bestuderen van het genoom (ook wel het complete pakket genetisch materiaal van een organisme genoemd). Als de overgrote meerderheid van ons DNA voor geen enkel eiwit codeert, wat doet het daar dan? Omdat ze de vraag niet konden beantwoorden, de pioniers gaven dat niet-coderende DNA de ongelukkige titel 'rommel'. En daarom, "junk-DNA" leeft voort in het lexicon in plaats van een meer gevoelige titel zoals, "bewegen op de beat-van-een-andere-drummer-DNA" of "dansen alsof niemand naar DNA kijkt."

Tot het eerste "concept" van het Human Genome Project in 2000, wetenschappers waren er nog steeds vrij zeker van dat junk-DNA geen essentiële functie had. Maar anno 2012 een groep genetici publiceerde meerdere bevindingen die eindelijk begonnen aan te tonen dat de rommel van een persoon de schat van een andere persoon is. We zullen, meer alsof de rommel van een persoon de schat van dezelfde persoon is, aangezien het DNA dat eerder werd gedacht als een pluis in de weg van de goede dingen, precies datgene bleek te zijn dat de goede dingen vertelde hoe ze goed moesten zijn.

Verward? Beklim je dubbele helixladder naar de volgende pagina waar we meer diepgaand zullen uitleggen.

Schakel het om

Veel meer van die dubbele helix krijgt tegenwoordig respect. Wavebreak Media/Thinkstock

Dus zoals we zeiden, we hebben heel veel DNA, slechts enkele daarvan zijn eiwitcoderende genen. Voor een lange tijd, wetenschappers dachten dat alles wat niet gecodeerd is -- het is bijna onbeleefd om het te zeggen -- "rommel, " en als zodanig bestempeld.

Maar nu heeft het zogenaamde junk-DNA zijn tijd, met dank aan de Encyclopedia of DNA Elements, of ENCODE, projecteren. Dankzij ENCODE, een groep van meer dan 400 genetici van over de hele wereld hebben dit DNA onder de loep genomen. Hoewel het DNA geen instructies voor eiwitten bevat, het bleef niet alleen rondhangen. In feite, het lijkt erop dat dit niet-coderende DNA (een veel vriendelijker label) eigenlijk genschakelaars bevatte die onze genen aansturen.

Om onze switch-analogie verder te brengen, laten we denken aan een radio. Zonder een soort schakelmechanisme, het zou niet veel goeds doen. Maar met een aan/uit-mechanisme -- om nog maar te zwijgen van een tuner en een volumeknop -- kunnen we die radio laten werken. Hetzelfde met genen. Een gen moet verteld worden wat hij moet doen; uit zichzelf knippert het gewoon 12:00 uur, zoals die radio in je huis. Maar met de schakelaars in ons niet-coderende DNA, de genen kunnen geactiveerd worden. De genschakelaars bepalen welke genen (en hoe) in een cel worden gebruikt. Zoals onze radiotuner ons vertelt of we naar popmuziek of NPR gaan luisteren, onze genschakelaars vertellen onze genen wat ze gaan worden -- en, zoals het volume hoger of lager zetten, de schakelaars bepalen hoeveel eiwit er wordt gemaakt en wanneer. Dus ons voormalige junk-DNA bevat eigenlijk cruciale instructies voor hoe onze genen in elke cel werken.

Nog interessanter is de implicatie dat genetische schakelaars een grote rol spelen bij ziekte. Sommige ziekten -- bepaalde vormen van kanker, bijvoorbeeld -- worden verondersteld afkomstig te zijn van veranderingen in het DNA. Maar ENCODE toonde een verband tussen defecte genen en varianten in de schakelaars - niet een variant in het gen zelf. Met andere woorden, het is misschien niet de radio die defect is; het volume kan gewoon kapot zijn. Die, Ik denk dat we het er allemaal over eens kunnen zijn, is zo'n beetje het coolste wat we vandaag hebben geleerd.

Veel meer informatie

Notitie van de Auteur:Is het DNA tussen genen echt rommel?

Er was maar één neurobioloog voor nodig om alles wat ik over DNA was vergeten opnieuw te leren na mijn eerste jaar van de middelbare school. Maar het blijkt dat ik niet de enige ben die nog steeds bezig is met het uitzoeken van DNA:onderzoekers ontdekten onlangs dat het dat voormalige nietsdoende junk-DNA (en niet een bepaald gen zelf) mutaties bevatte die zouden kunnen leiden tot de ontwikkeling van melanomen.

gerelateerde artikelen

  • Hoe DNA-profilering werkt
  • Wat kan je spit je vertellen over je DNA?
  • Kan een naaimachine DNA aan elkaar naaien?
  • Hoe Body Farms werken

bronnen

  • Hal, Stephen S. "Verborgen schatten in junk-DNA." Wetenschappelijke Amerikaan. 18 september 2012. (23 januari, 2013) http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=hidden-treasures-in-junk-dna
  • Hamzélou, Jessica. "Globaal project onthult hoe actief ons 'junk'-DNA is." NieuwWetenschapper. 6 september 2012. (23 januari, 2013) http://www.newscientist.com/blogs/shortsharpscience/2012/09/global-project-reveals-what-ou.html
  • Harmon, Katherine. "'Junk'-DNA bevat aanwijzingen voor veelvoorkomende ziekten." Wetenschappelijke Amerikaan. 5 september 2012. (23 januari, 2013) http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=junk-dna-encode
  • Jha, Alok. "Doorbraakstudie vernietigt de theorie van 'junk-DNA' in het genoom." De Wachter. 5 september 2012. (24 januari, 2013) http://www.guardian.co.uk/science/2012/sep/05/genes-genome-junk-dna-encode
  • Kolata, Gina. "Stukjes mysterieus DNA, verre van 'rommel, ' cruciale rol spelen." The New York Times. 5 september, 2012. (23 januari, 2013) http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=hidden-treasures-in-junk-dna
  • Marder, Jenny. "Mysterieus niet-coderend DNA." PBS Nieuwsuur. 7 november 2011. (23 januari, 2013) http://www.pbs.org/newshour/rundown/2011/11/junk-dna.html
  • McSpadden, Brian. "Wat is het verschil tussen genen en DNA?" Michigan State Science Theater. 2 juni 1993. (23 januari, 2013) http://www.pa.msu.edu/sciencet/ask_st/060293.html
  • Nationaal Instituut voor Algemene Medische Wetenschappen. "De nieuwe genetica." Nationaal Instituut voor Gezondheid. 9 juni 2011. (23 januari, 2013) http://publications.nigms.nih.gov/thenewgenetics/chapter1.html
  • De New York Times. "Een nieuwe kijk op 'junk'-DNA (grafisch)." De New York Times. 5 september 2012. (23 januari, 2013) http://www.nytimes.com/interactive/2012/09/06/science/rethinking-junk-dna.html
  • Soden, Martha. Neurobioloog. Persoonlijke correspondentie. 24 januari 2013.
  • Wals, Fergus. "Gedetailleerde kaart van de genoomfunctie." BBC nieuws. 5 september 2012. (23 januari, 2013) http://www.bbc.co.uk/news/health-19202141
  • Winstead, Edward R. "Een gesprek met Dr. John Stamatoyannopoulos over ENCODE en kankeronderzoek." National Cancer Institute Bulletin. 18 september 2012. (23 januari, 2013) http://www.cancer.gov/ncicancerbulletin/091812/page5