FoodPro Preloader

Hva er søppel-DNA, og hva er det verdt?


Wojciech Makalowski, en Pennsylvania State University biologi professor og forsker i beregningsevaluering genomics, svarer denne spørringen. Vår genetiske blåkopi består av 3, 42 milliarder nukleotider pakket i 23 par lineære kromosomer. De fleste pattedyrgener er av tilsvarende størrelse. Museskriptet er 3, 45 milliarder nukleotider, rotten er 2, 90 milliarder kroner, ku er 3, 65 milliarder kroner og kode for et tilsvarende antall gener: ca 35.000.

Wojciech Makalowski, en Pennsylvania State University biologi professor og forsker i beregningsevaluering genomics, svarer denne spørringen.

Vår genetiske blåkopi består av 3, 42 milliarder nukleotider pakket i 23 par lineære kromosomer. De fleste pattedyrgener er av tilsvarende størrelse. Museskriptet er 3, 45 milliarder nukleotider, rotten er 2, 90 milliarder kroner, ku er 3, 65 milliarder kroner og kode for et tilsvarende antall gener: ca 35.000. Selvfølgelig eksisterer ekstremer: den bøyede vingen ( Miniopterus schreibersi ) har et relativt lite 1, 69 milliarder nukleotidgenom; Den røde viscacha rotten ( Tympanoctomys barrerae ) har et genom som er 8, 21 milliarder nukleotider langt. Blant vertebrater finnes den høyeste variasjonen i genomstørrelse i fisk: Det grønne blæserfisket ( Chelonodon fluviatilis ) -genomet inneholder bare 0, 34 milliarder nukleotider, mens det marmerte lungfisk ( Protopterus aethiopicus ) genomet er gigantisk, med nesten 130 milliarder. Interessant nok har alle dyr et stort overskudd av DNA som ikke kodes for proteiner som brukes til å bygge legemer og katalysere kjemiske reaksjoner i celler. I mennesker koder for eksempel bare om lag 2 prosent av DNA for proteiner.

I flere tiår ble forskere forvirret av dette fenomenet. Uten åpenbar funksjon ble den ikke-kodende delen av et genom deklarert ubrukelig eller noen ganger kalt "egoistisk DNA", som bare eksisterer for seg selv uten å bidra til en organisms kondisjon. I 1972 mønstret den senge genetikeren Susumu Ohno begrepet "søppel-DNA" for å beskrive alle ikke-kodende seksjoner av et genom, hvorav de fleste består av gjentatte segmenter spredt tilfeldig gjennom genomet.

Typisk skjer disse delene av søppelp DNA gjennom transponering, eller bevegelse av seksjoner av DNA til forskjellige posisjoner i genomet. Som et resultat inneholder de fleste av disse områdene flere kopier av transposoner, som er sekvenser som bokstavelig talt kopierer eller skjærer seg ut av en del av genomet og setter seg inn et annet sted.

Elementer som bruker kopimekanismer til å bevege seg rundt genomet, øker mengden av genetisk materiale. Når det gjelder "kutt og lim" -elementer, er prosessen langsommere og mer komplisert, og involverer DNA-reparasjonsmaskiner. Likevel, hvis transposonaktivitet skjer i celler som gir opphav til enten egg eller sæd, har disse gener en god sjanse til å integrere seg i en befolkning og øke størrelsen på vertsgenomet.

Selv om det er veldig fengende, avviste begrepet "junk DNA" vanlige forskere fra å studere ikke-kodende genetisk materiale i mange år. Tross alt, hvem vil gjerne grave gjennom genomisk søppel? Heldigvis er det imidlertid noen clochards som, med risiko for å bli latterliggjort, utforsker upopulære territorier. Og det er på grunn av dem at i begynnelsen av 1990-tallet begynte utsikten over søppelp DNA, spesielt repeterende elementer, å forandre seg. Faktisk betrakter flere og flere biologer nå gjentatte elementer som genomiske skatter. Det ser ut til at disse transponable elementene ikke er ubrukelige DNA. I stedet forvirker de med det omgivende genomiske miljøet og øker organismens evne til å utvikle seg ved å tjene som hotspots for genetisk rekombination og ved å gi nye og viktige signaler for regulering av genuttrykk.

Genomene er dynamiske enheter: Nye funksjonelle elementer vises og gamle blir utryddet. Og så kan søppeld DNA utvikle seg til funksjonelt DNA. Den senevolutionære biologen Stephen Jay Gould og paleontologen Elisabeth Vrba, nå ved Yale University, benyttet begrepet "eksaptasjon" for å forklare hvordan forskjellige genomiske enheter kan ta på seg nye roller uavhengig av deres opprinnelige funksjon - selv om de opprinnelig ikke hadde noe formål i det hele tatt. Med rikdom av genomisk sekvensinformasjon til vår disposisjon, oppdager vi langsomt betydningen av ikke-proteinkoding-DNA.

Faktisk blir nye genomiske elementer oppdaget, selv i det menneskelige genomet, fem år etter dechifrering av hele sekvensen. I fjor sommer utviklingsbiolog Gill Bejerano, deretter en postdoktor ved Universitetet i California, Santa Cruz, og nå professor ved Stanford University, og hans kolleger oppdaget at i løpet av vertebratutvikling, et nytt retroposon-DNA-fragment, omvendt transkribert fra RNA, som kan sette seg inn hvor som helst i genomet, ble eksprimert som en forsterker, et signal som øker genets transkripsjon. På den annen side kan anonyme sekvenser som ikke fungerer i en art, i en annen organisme bli en exon-a-seksjon av DNA som til slutt transkriberes med messenger-RNA. Izabela Makalowska fra Pennsylvania State University viste nylig at denne mekanismen ganske ofte fører til en annen interessant funksjon i vertebratgenomene, nemlig overlappende gener - det vil si gener som deler noen av deres nukleotider.

Disse og utallige andre eksempler viser at repeterende elementer er knapt "søppel", men er snarere viktige, integrerte komponenter av eukaryotiske genomene. Risiko for personifisering av biologiske prosesser, vi kan si at utviklingen er for klok for å kaste bort denne verdifulle informasjonen.

Siste nytt

I motsetning til Sylvester og Tweety får katter vanligvis sine fugler - opptil 3,7 milliarder av demNy sesong på den røde planetenSpørsmål & Svar: Lawrence Krauss på den største historien noensinne fortaltRing meg på MetaphoneVarmere hav knyttet til østkysten orkanutbruddVenter på reformer kan gi det vitenskapelige fellesskapet lindring fra Storbritannias farliggjørende skadereglerItalias oliventre måtte ikke dø6 Supercool Tech Toy Standouts på 2016 International Toy Fair [Slide Show]