The Binadamu Genome Mradi umebaini kuwa ~ 1-2% ya yetu genome hutengeneza protini zinazofanya kazi huku dhima ya 98-99% iliyobaki inabaki kuwa fumbo. Watafiti wamejaribu kufichua mafumbo yanayozunguka sawa na nakala hii inatupa mwanga juu ya uelewa wetu wa jukumu na athari zake kwa binadamu afya na magonjwa.
Tangu wakati wa Binadamu Genome Mradi (HGP) ulikamilika Aprili 20031, ilifikiriwa kuwa kwa kujua mlolongo mzima wa binadamu jenomu ambayo ina jozi msingi bilioni 3 au 'jozi za herufi', genome kitakuwa kitabu wazi kwa kutumia ambacho watafiti wataweza kubainisha hasa jinsi kiumbe changamano kama a binadamu kuwa kazi ambazo hatimaye zitasababisha kupata mielekeo yetu ya aina mbalimbali za magonjwa, kuongeza uelewa wetu wa kwa nini ugonjwa hutokea na kutafuta tiba kwao pia. Hata hivyo, hali ilichanganyikiwa sana wakati wanasayansi waliweza tu kubainisha sehemu yake tu (~ ~ 1-2%) ambayo hufanya protini zinazofanya kazi zinazoamua kuwepo kwetu kwa phenotypic. Jukumu la 1-2% ya DNA kutengeneza protini zinazofanya kazi hufuata fundisho kuu la biolojia ya molekuli ambayo inasema kwamba DNA inakiliwa kwanza ili kutengeneza RNA, hasa mRNA kwa mchakato unaoitwa transcription ikifuatiwa na uzalishaji wa protini kwa mRNA kwa tafsiri. Katika lugha ya mwanabiolojia Masi, hii 1-2% ya binadamu genome kanuni za protini zinazofanya kazi. Asilimia 98-99 iliyobaki inarejelewa kama 'DNA taka' au 'giza jambo' ambayo haitoi protini yoyote inayofanya kazi iliyotajwa hapo juu na inabebwa kama 'mzigo' kila wakati a binadamu kiumbe huzaliwa. Ili kuelewa jukumu la 98-99% iliyobaki genome, mradi wa ENCODE ( ENCYclopedia Of DNA Elements).2 ilizinduliwa Septemba 2003 na Taifa Binadamu Genome Taasisi ya Utafiti (NHGRI).
Matokeo ya mradi wa ENCODE yamefichua kwamba sehemu kubwa ya giza jambo'' inajumuisha mfuatano wa DNA usio na msimbo ambao hufanya kazi kama vipengele muhimu vya udhibiti kwa kuwasha na kuzima jeni katika aina tofauti za seli na katika maeneo tofauti kwa wakati. Vitendo vya anga na vya muda vya mfuatano huu wa udhibiti bado si wazi kabisa, kwani baadhi ya hivi (vipengele vya udhibiti) viko mbali sana na jeni wanayotenda wakati katika hali zingine zinaweza kuwa karibu pamoja.
Muundo wa baadhi ya mikoa ya binadamu genome ilijulikana hata kabla ya uzinduzi wa Binadamu Genome Mradi katika kuwa ~ 8% ya binadamu genome inatokana na virusi genomes iliyoingia kwenye DNA yetu kama binadamu virusi vya endogenous retroviruses (HERVs)3. HERV hizi zimehusishwa katika kutoa kinga ya ndani kwa binadamu kwa kutenda kama vipengele vya udhibiti wa jeni zinazodhibiti utendaji wa kinga. Umuhimu wa kiutendaji wa 8% hii ulithibitishwa na matokeo ya mradi wa ENCODE ambao ulipendekeza kuwa sehemu kubwa ya 'giza. jambo hufanya kazi kama vipengele vya udhibiti.
Kwa kuongezea matokeo ya mradi wa ENCODE, idadi kubwa ya data ya utafiti inapatikana kutoka kwa miongo miwili iliyopita ikipendekeza jukumu linalowezekana la udhibiti na maendeleo kwa 'giza. jambo'. Kutumia Genome-tafiti za ushirika kote (GWAS), imegunduliwa kuwa sehemu nyingi za DNA ambazo hazina usimbaji zinahusishwa na magonjwa na sifa za kawaida.4 na tofauti katika maeneo haya hufanya kazi kudhibiti mwanzo na ukali wa idadi kubwa ya magonjwa changamano kama vile saratani, magonjwa ya moyo, matatizo ya ubongo, fetma, kati ya mengine mengi.5,6. Tafiti za GWAS pia zimefichua kuwa mifuatano hii mingi ya DNA isiyoweka misimbo katika jenomu hunakiliwa (kubadilishwa kuwa RNA kutoka kwa DNA lakini haijatafsiriwa) kuwa RNA zisizo na misimbo na kuvurugwa kwa udhibiti wake husababisha athari za magonjwa tofauti.7. Hii inaonyesha uwezo wa RNA zisizo na coding kuchukua jukumu la udhibiti katika maendeleo ya ugonjwa huo8.
Zaidi ya hayo, baadhi ya mambo meusi yanasalia kama DNA isiyoweka misimbo na hufanya kazi kwa njia ya udhibiti kama viboreshaji. Kama neno linavyopendekeza, viboreshaji hivi hufanya kazi kwa kuimarisha (kuongeza) usemi wa protini fulani kwenye seli. Hii imeonyeshwa katika utafiti wa hivi majuzi ambapo athari za kiboreshaji za eneo lisilo la kuweka alama kwenye DNA huwafanya wagonjwa kuathiriwa na magonjwa changamano ya autoimmune na mzio kama vile ugonjwa wa uchochezi wa bowel.9,10, na hivyo kusababisha kutambuliwa kwa lengo jipya la matibabu kwa ajili ya matibabu ya magonjwa ya uchochezi. Viimarishi katika 'dark matter' pia vimehusishwa katika ukuaji wa ubongo ambapo tafiti za panya zimeonyesha kuwa kufutwa kwa maeneo haya husababisha ukiukaji wa ukuaji wa ubongo.11,12. Masomo haya yanaweza kutusaidia kuelewa vyema magonjwa changamano ya neva kama vile Alzheimers na Parkinson. 'Dark matter' pia imeonyeshwa kuwa na jukumu katika ukuzaji wa saratani za damu13 kama vile leukemia ya muda mrefu ya myelocytic (CML) na leukemia ya muda mrefu ya lymphocytic (CLL).
Kwa hivyo, 'jambo la giza' linawakilisha sehemu muhimu ya binadamu genome kuliko ilivyotambuliwa hapo awali na ina mvuto wa moja kwa moja binadamu afya kwa kucheza jukumu la udhibiti katika maendeleo na mwanzo wa binadamu magonjwa kama ilivyoelezwa hapo juu.
Je, hiyo inamaanisha kuwa 'jambo la giza' ama linanakiliwa katika RNA zisizo na usimbaji au kuchukua jukumu la kiboreshaji kama DNA isiyoweka misimbo kwa kufanya kazi kama vipengele vya udhibiti vinavyohusishwa na matayarisho, mwanzo na tofauti katika magonjwa mbalimbali yanayosababisha? binadamu? Tafiti zilizofanywa hadi sasa zinaonyesha utabiri mkubwa wa utafiti huo na zaidi katika miaka ijayo utatusaidia kuainisha kwa usahihi kazi ya 'jambo la giza', ambayo itasababisha kutambuliwa kwa malengo ya riwaya kwa matumaini ya kupata tiba ya ugonjwa huo. magonjwa ya kudhoofisha ambayo huathiri jamii ya wanadamu.
***
Marejeo:
1. "Kukamilika kwa Mradi wa Jeni la Mwanadamu: Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara". Binadamu wa Taifa Genome Taasisi ya Utafiti (NHGRI). Inapatikana mtandaoni kwa https://www.genome.gov/human-genome-project/Completion-FAQ Ilifikiwa tarehe 17 Mei2020.
2. Smith D., 2017. Asilimia 98 ya ajabu: Wanasayansi wanatazamia kuangazia 'jenomu jeusi'. Inapatikana mtandaoni kwa https://phys.org/news/2017-02-mysterious-scientists-dark-genome.html Ilifikiwa tarehe 17 Mei 2020.
3. Soni R., 2020. Wanadamu na Virusi: Historia Fupi ya Uhusiano Wao Mgumu na Athari kwa COVID-19. Scientific European Ilitumwa tarehe 08 Mei 2020. Inapatikana mtandaoni kwa https://www.scientificeuropean.co.uk/humans-and-viruses-a-brief-history-of-their-complex-relationship-and-implications-for-COVID-19 Ilifikiwa tarehe 18 Mei 2020.
4. Maurano MT, Humbert R, Rynes E, et al. Ujanibishaji wa utaratibu wa tofauti ya kawaida inayohusishwa na ugonjwa katika DNA ya udhibiti. Sayansi. 2012 Sep 7;337(6099):1190-5. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1222794
5. Katalogi ya Mafunzo ya Ushirika Uliochapishwa wa Genome-Wide. http://www.genome.gov/gwastudies.
6. Hindorff LA, Sethupathy P, et al 2009. Athari zinazowezekana za etiologic na utendaji wa loci ya muungano wa genome kwa magonjwa na sifa za binadamu. Proc Natl Acad Sci US A. 2009, 106: 9362-9367. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0903103106
7. St. Laurent G, Vyatkin Y, na Kapranov P. Dark matter RNA huangazia fumbo la masomo ya muungano wa jenomu kote. BMC Med 12, 97 (2014). DOI: https://doi.org/10.1186/1741-7015-12-97
8. Martin L, Chang HY. Kufunua jukumu la "jambo la giza" la genomic katika ugonjwa wa binadamu. J Clin Wekeza. 2012;122 (5): 1589 1595-. https://doi.org/10.1172/JCI60020
9. Taasisi ya Babraham 2020. Kufichua jinsi sehemu za 'maada ya giza' ya jenomu huathiri magonjwa ya uchochezi. Ilichapishwa tarehe 13 Mei, 2020. Inapatikana mtandaoni kwa https://www.babraham.ac.uk/news/2020/05/uncovering-how-dark-matter-regions-genome-affect-inflammatory-diseases Ilifikiwa tarehe 14 Mei 2020.
10. Nasrallah, R., Imianowski, CJ, Bossini-Castillo, L. et al. 2020. Kiboreshaji cha mbali kilicho hatarini 11q13.5 hukuza ukandamizaji wa colitis na seli za Treg. Asili (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2296-7
11. Dickel, DE et al. 2018. Viboreshaji vilivyohifadhiwa sana vinahitajika kwa maendeleo ya kawaida. Seli 172, Toleo la 3, P491-499.E15, Januari 25, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.12.017
12. 'Jambo la giza' DNA huathiri ukuaji wa ubongo DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-018-00920-x
13. Mambo ya giza: Kubagua saratani za damu hila kwa kutumia DNA DOI yenye giza zaidi: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007332
***
