ENCODE
ENCODE er Encyclopedia of DNA Elements (encyklopædi af DNA-elementer). Encode blev lanceret i 2003 for at identificere alle de funktionelle elementer (arbejdsbits) i det menneskelige genom. Arbejdet blev udført af over 400 forskere i 32 laboratorier i USA, Det Forenede Kongerige, Spanien, Singapore og Japan. Deres resultater blev offentliggjort i 30 artikler med fri adgang i tre tidsskrifter, Nature, Genome Biology og Genome Research. Det er den mest detaljerede analyse af det menneskelige genom til dato.
En forenklet oversigt over deres vigtigste resultater er som følger:
- Kun 1 % af genomet koder for proteiner. Det svarer til ca. 21.000 gener.
- 70.000 sekvenser koder for "promotor"-regioner. De ligger opstrøms for generne, hvor proteiner binder sig for at kontrollere genekspressionen.
- Der findes omkring 400.000 "forstærkerregioner", som regulerer fjerne gener.
- Der er fire millioner gen-"kontakter". Det er DNA-sekvenser, som styrer, hvornår generne tændes eller slukkes. De befinder sig ofte langt fra det gen, de kontrollerer, på genomet.
- Omkring 80 % af genomet har en bestemt biokemisk funktion. Ideen om, at det meste af DNA'et er "junk-DNA", er helt forkert. "Langt størstedelen af det menneskelige genom koder ikke for proteiner og synes indtil nu ikke at indeholde definerede genregulerende elementer. Hvorfor evolutionen ville opretholde store mængder "ubrugeligt" DNA havde været et mysterium og virkede spildt. Det viser sig imidlertid, at der er gode grunde til at bevare dette DNA. Resultaterne fra ENCODE-projektet viser, at de fleste af disse DNA-strækninger rummer regioner, der binder proteiner og RNA-molekyler og bringer disse i positioner, hvorfra de samarbejder med hinanden om at regulere funktionen og ekspressionsniveauet for proteinkodende gener".
- Udviklingen skyldes både ændringer i generne, der koder for proteiner, og i DNA'et, der koder for regulerende kontrol.
"En af de store udfordringer i evolutionsbiologien er at forstå, hvordan forskelle i DNA-sekvensen mellem arter er afgørende for forskelle i deres fænotyper. Evolutionære ændringer kan ske både gennem ændringer i sekvenser, der koder for proteiner, og gennem sekvensændringer, der ændrer genregulering".
De metoder, der blev anvendt til arbejdet, omfattede:
- De isolerede og sekventerede det RNA, der er transskriberet fra genomet.
- De identificerede bindingsstederne for omkring 120 transkriptionsprodukter.
- De undersøgte mønstre af kemiske ændringer af histoner. Formålet var at finde områder, hvor genekspressionen forstærkes eller undertrykkes.
- De foretog 1648 forsøg på 147 celletyper.
Følgende nyheder er forbundet med dette arbejde:
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er ENCODE?
A: ENCODE står for Encyclopedia of DNA Elements (Encyklopædi af DNA-elementer). Det blev lanceret i 2003 for at identificere alle de funktionelle elementer (arbejdsbits) i det menneskelige genom.
Spørgsmål: Hvem har udført arbejdet med ENCODE?
A: Arbejdet blev udført af over 400 forskere i 32 laboratorier i USA, Det Forenede Kongerige, Spanien, Singapore og Japan.
Spørgsmål: Hvad fandt de ud af om det menneskelige genom?
A: De fandt ud af, at kun 1 % af genomet koder for proteiner, hvilket svarer til ca. 21 000 gener. Derudover opdagede de, at 70.000 sekvenser koder for "promotor"-regioner opstrøms for generne, hvor proteiner binder sig for at styre genudtrykket, 400.000 "enhancer"-regioner, som regulerer fjerne gener, og fire millioner gen-"switches", som er DNA-sekvenser, der styrer, hvornår generne tændes eller slukkes. Desuden blev det fastslået, at 80 % af genomet har en bestemt biokemisk funktion.
Spørgsmål: Hvordan har de udført deres forskning?
A: De anvendte metoder omfattede isolering og sekventering af RNA, der er transskriberet fra genomet, identifikation af bindingssteder for transkriptionsprodukter, undersøgelse af mønstre af kemiske modifikationer af histoner for at finde områder, hvor genekspressionen øges eller undertrykkes, og gennemførelse af 1648 forsøg på 147 celletyper.
Spørgsmål: Hvad tyder denne forskning på om evolutionen?
Svar: Denne forskning tyder på, at evolutionen skyldes både ændringer i gener, der koder for proteiner, og ændringer i DNA, der koder for regulerende kontrol. Den tyder også på, at evolutionære ændringer kan ske gennem sekvensændringer, der ændrer genregulering, såvel som gennem ændringer i sekvenser, der koder for proteiner.
Spørgsmål: Hvor blev deres resultater offentliggjort?
A: Deres resultater blev offentliggjort i 30 artikler med fri adgang i tre tidsskrifter - Nature, Genome Biology og Genome Research.
