DNA – smeće ili gensko groblje

SMEĆE DNA - gensko groblje

 Zdravlje i bolest u genima i smeću

V elika međunarodna grupa naučnika u sklopu projekta ENCODE ( Encyclopedia of DNA Elements - oko 300 miliona dolara vrednog projekta) odgonetnula je jednu od najvećih tajni moderne biologije: ulogu tzv. smeća DNK. U istraživanju, koje je trajalo devet godina, učestvovalo je 440 naučnika iz 32 laboratorija u Velikoj Britaniji, SAD-u, Španiji, Singapuru i Japanu. Otkrića do kojih su došli opisana su u čak 30 radova objavljenih u tri časopisa: Nature, Genome Biology i Genome Research.

DNK se smatra najvažnijom molekulom ćelije. Ona nije jedinstvena molekula nego par molekula ( makromolekula- dva lanca molekula uvijena jedan oko drugog) koje su međusobno povezane vodikovim vezama i organizovane tako da su njeni lanci međusobno komplementarni, od početka do kraja. DNK sadrži informacije-instrukcije  za kompletno funkcionisanje organizma, tj. koje komponente da stvori, kada to da učini, na koji način, u kojoj meri, gde da se produkt distribuira…, a sve u cilju normalnog funkcionisanja organizma. Informacija DNK je jedinstvena i neponovljiva za svaku osobu.
S mećem DNK nazivao se deo između gena za koga se smatralo da  nema biološku funkciju, odnosno ne sadrži nikakvu informciju.  Termin “smeće DNK”, odnosno nekodirajuća DNK, naučnici su skovali pre 40 godina kako bi opisali dio genoma koji ne sadrži gene. Kada je 1989. godine pod vođstvom nobelovca Jamesa Watsona počeo tri milijarde dolara vredni projekt Ljudski genom, većina naučnika smatrala je da “smeće DNK” nema važnu biološku ulogu. Čovekov genetski kod očitan je 2000. godine, a tri godine kasnije objavljena je i kompletna mapa ljudskog genoma.Nakon što je završen projekt sekvencioniranja ljudskog genoma postalo je jasno da gena koji nose informaciju za sintezu proteina ima oko 20.000, što čini svega jedan od dva posto ljudske DNK Kako bi se proučila funkcija ostalih 98 posto ljudske DNK, za koju se pretpostavlja da ima važnu ulogu u regulaciji aktivnosti gena, započet je 2003. godine program ENCODE s ciljem da proba pridružiti funkciju ‘nekodirajućem delu genoma’, tj. ‘smeću DNK’

Jedna od hipoteza o biološki neaktivnom otpadu zasnivala se na komplikovanoj  trodimenzionalnoj  strukturi ove molekule (trodimenzionalnu strukturu DNA tek su 1953. godine predstavili James Watson i Francis Crick). Da podsetimo : ljudski  DNK je otprilike 2 metra dugačak i sklapa se u jezgro ćelije sa dijametrom dužine otprilike 5 mikrometara, što predstavlja nit dugu 4 km u jednoj kuglici.  Molekul te dužine mora da stane u ćelije koje su veoma male i ne mogu da se vide golim okom.  Prostori između nisu ukazivali na moguću vezu sa genima. Tek se tokom ovog projekta ispostavilo da se pojedini delovi ,tz. "dugmići" nalaze faktički daleko od gena kojim upravljaju. Dakle teško je bilo uspostaviti vezu, ukazuje istraživač  Michael Snyder.  ENCODE je pružio mogućnost da se ovo područje pogleda dubioznije. Tako je i došlo do iznenađujućeg otkrića  mreže u kojoj  i delovi udaljeni od gena imaju na njih uticaj i čine zajedno jednu kompleksnu celinu.

Nukleozom

U Encode projektu je tako potvrđeno da  je 80 % genoma aktivno, a ne samo 2%. Otkriveno je da jedan veliki deo, zaista iznenađujuće veliki,  nije uključen u produkciju  gradivnih blokova (proteina ), ali da oni određuju  kada i gde ti proteini moraju biti producirani. Bez tih “ dugmića” geni ne bi radili.  Pokazalo se da jedna mutacija u tom području može imati dalekosežne posledice. mutacija može dovesti do toga da geni budu in/of na pogrešnom mestu, ili u pogrešno vreme što može dovesti do bolesti. A kada je u pitanju bolest ne sme se gledati samo na gene koji su uzročnici bolesti već i  na ta “ dugmad” koja upravljaju genima.  T okom devet godina naučnici okupljeni oko projekta ENCODE skupili su golemi broj podataka o “smeću DNK”. Procene su, naime, da je mnogo više bolesti prouzrokovano ‘greškama’ u ovom regulatornom delu genoma, odnosno ‘nekodirajućoj’ DNK nego ‘greškama’ u samim genima. Pretpostavka je da “smeće” za koje su naučnici dugo vremena smatrali da nema neku funkciju, ima važnu ulogu u nastanku kompleksnih oboljenja kao što su dijabetes, Crohnova bolest, multipla skleroza, lupus i rak. Ovo otkriće je  najveće u molekularnoj biologiji u poslednjih 10 godina,


“ U većini slučajeva mi smo znali koji su geni odgovorni za određene bolesti, ali nismo znali koji su “dugmići” pri tom odgovorni”, izjavio je istraživač Ian Dunham. “ Povremeno su ta “ dugmad” jako iznenađujuća jer njihova lokacija ukazuje na neke druge bolesti. ENCODE nam je ukazao na par elemenata koji nam mogu pomoći  u otkrivanju koji  mehanizam igra najznačajniju ulogu  u zdravlju i bolesti. Ta saznanja  bi se mogla  upotrebiti  za pravljenje novih lekova  ili bi se stari lekovi mogli preusmeriti .

T ermin ‘smeće DNK’ sada mora biti odbačen. Iz ovog istraživanja je jasno da je reč o delu genoma koji je biološki aktivniji nego što se mislilo - rekao je dr. Ewan Birney iz Europskog bioinformatičkog instituta u Cambridgeu, koji je bio jedan od voditelja istraživanja.