Samo 8.2 % naše DNK je funkcionalno

Čini se da samo 8.2% ljudskog DNK radi nešto bitno, odnosno „funkcionalno je“ – kažu istraživači sa Sveučilišta Oxford.

Ova tvrdnja je uvelike različita od one iz 2012. godine kad su neki znanstvenici koji su bili uključeni u projekt ENCODE (enciklopedija DNK elemenata) tvrdili da 80% našeg genoma ima neku biokemijsku funkciju.

Ta je tvrdnja kontroverzna i pri tom se mnogi u tom području prepiru da li je biokemijska definicija „funkcionalnosti“ preširoka – to što se pojavi neka aktivnost DNK, ne znači nužno da će dovesti do posljedice; za funkcionalnost morate dokazati da je ta aktivnost bitna.

Kako bi došli do rezultata, grupa sa Sveučilišta Oxford je iskoristila proces evolucije kako bi razabrala koje su aktivnosti bitne, a koje nisu. Identificirali su koliko je našeg genoma izbjeglo nagomilane promjene kroz 100 milijuna godina evolucije sisavaca – čista indikacija da je taj DNK bitan, ima nema važne funkcije koje se trebaju zadržati.

 „To je uvelike stvar različitih definicija toga što je „funkcionalni“ DNK“, kaže stariji autor profesor Chris Ponting s MRC Functional Genomics odjela na Sveučilištu Oxford. „Ne smatramo da je naša procjena uistinu toliko različita od onoga što biste dobili gledajući u ENCODE banku podataka koristeći istu definiciju za funkcionalni DNK. Ali to nije samo akademski argument za riječ „funkcija“.

Te definicije su bitne. Kod nizanja genoma pacijenata, kad bi naš DNK bio jako funkcionalan, trebali bismo posvetiti više pažnje svakoj mutaciji. S druge strane, kod teorije da je samo 8% funkcionalno, trebamo dokučiti 8% mutacija koje bi mogle biti bitne. S medicinskog gledišta, ovo je ključno kod interpretiranja uloge genetskih promjena kod bolesti.“

Istraživači Chris Rands, Stephen Meader, Chris Ponting i Gerton Lunter objavili su svoje rezultate u časopisu PLOS Genetics. Financiralo ih je Vijeće Medicinskog instituta Velike Britanije i Zaklada Wellcome. Istraživači su koristili kompjuterski pristup kako bi usporedili kompletni DNK niz kod raznih sisavaca, od miševa, zamoraca i zečeva do pasa, konja i ljudi.

Dr. Gerton Lunter iz Zaklade Wellcome za ljudsku genetiku na Sveučilištu Oxford, drugi stariji autor, objasnio je: „Kroz evoluciju ovih vrsta od njihovih zajedničkih predaka, pojavljuju se mutacije u DNK te prirodna selekcija suzbija te promjene kako bi očuvala korisni DNK niz.“

Ideja znanstvenika je bila potražiti gdje su se pojavila umetanja i brisanja dijelova DNK kod ljudskog genoma. Može se očekivati da će opadati iz slučajnog u slijed – osim tamo gdje je prirodna selekcija sačuvala funkcionalni DNK, gdje će potom umetanja i brisanja nadalje biti odvojena.

 „Otkrili smo da je 8.2% ljudskog genoma funkcionalno“, kaže dr. Lunter. „Ne možemo reći gdje se u našem genomu nalazi svaki djelić od 8.2% funkcionalnog DNK, ali je naš pristup uvelike slobodan od pretpostavki i hipoteza. Na primjer, nije ovisan o tome što znamo o genomu ili točno koji su eksperimenti korišteni kako bi identificirali biološku funkciju.“

Ostatak našeg genoma je ostatak evolucijskih materijala, dijelova genoma koji je pretrpio gubitke ili dobitke u kodu DNK – često nazivan „otpadom DNK“. „Uobičavamo očekivati da cijeli naš DNK mora nešto raditi. U stvarnosti, to čini samo jedan mali njegov dio“, kaže dr. Chris Rands, prvi autor studije.

Nije svih 8.2% jednako važno, objašnjavaju istraživači. Nešto malo iznad 1% ljudskog DNK je bitan za proteine koji obavljaju gotovo sve kritične biološke procese u tijelu.

Smatra se da je ostalih 7% zaslužno za uključivanje i isključivanje gena koji kodiraju proteine – u različito vrijeme, u skladu s različitim faktorima i na različitim dijelovima tijela. To su kontrolni i regulacijski elementi te postoje različite vrste tih elemenata.

 „Proizvedeni proteini su zapravo isti u svakoj stanici u našem tijelu od rođenja do smrti“, kaže dr. Rands. „Treba se kontrolirati koji od njih je uključen, gdje u tijelu i u koje vrijeme – i taj posao radi tih 7%.“

Uspoređujući genome različitih vrsta, istraživači su otkrili da dok su geni koji kodiraju proteine jako uščuvani kod svih sisavaca, postoji znatan preokret DNK slijeda u regulacijskim područjima kako se taj slijed gubi i pojavljuje kroz vrijeme. Sisavci koji su bliskiji imaju zajedničku veću proporcionalnost funkcionalnog DNK.

Ali svega 2.2% ljudskog DNK je funkcionalno i dijelimo ga s miševima, na primjer – zbog velikog preokreta u područjima regulacijskog DNK, kroz 80 milijuna godina evolucijske odvojenosti dviju vrsta.

„Regulacijski DNK se razvija dinamičnije nego što smo mislili“, kaže dr. Lunter, „ali čak i tako, većina promjena u genomu uključuje otpad DNK i nevažne su“.

Objašnjava da iako postoji mnogo funkcionalnog DNK koji nije zajednički miševima i ljudima, ne možemo još reći koja je novina i objašnjenje naših različitosti kao vrsta, a što je samo različit sistem uključivanja  i isključivanja gena koji postiže isti rezultat.

Profesor Ponting se slaže: „Čini se da ima mnogo suvišnosti u tome kako se kontroliraju naši biološki procesi. To je kao da imate mnogo raznih prekidača u sobi koji pale svjetlo. Vjerojatno možete bez nekih prekidača na jednom zidu ili drugom, ali je to i dalje isti električni krug“.

Dodaje: „Činjenica da imamo samo 2.2% DNK zajedničkog s miševima ne znači da smo tako različiti. Nismo mi tako posebni. Naša osnovna biologija je jako slična. Svaki sisavac ima otprilike istu količinu funkcionalnog DNK i otprilike istu distribuciju funkcionalnog DNK koji je jako važan ili manje važan. Biološki, bojim se da su ljudi prilično obični na ljestvici stvari. „Definitivno nisam mišljenja da su miševi loš primjer organizma za životinjska istraživanja. Ova studija uistinu ne implicira takav stav“, dodaje.

Izvor: University of Oxford