ENCODE: το βιβλίο της ζωής

Τα λειτουργικά στοιχεία του γενετικού υλικού μας εντόπισε το πρόγραμμα ENCODE. To επίτευγμα ανατρέπει την ιδέα του άχρηστου γενετικού υλικού.

Η κοινοπραξία «Εγκυκλοπαίδεια των Στοιχείων του DNA (ENCODE)» είναι προϊόν της διεθνούς συνεργασίας ερευνητικών ομάδων που χρηματοδοτούνται από το National Human Genome Research Institute (NHGRI) των ΗΠΑ. Στόχος του ENCODE, η δημιουργία ενός πλήρους καταλόγου των λειτουργικών στοιχείων του ανθρώπινου γονιδιώματος, συμπεριλαμβανομένων των στοιχείων που επιδρούν στα επίπεδα πρωτεΐνης και RNA, και των ρυθμιστικών στοιχείων που ελέγχουν κύτταρα και τις περιστάσεις στις οποίες ένα γονίδιο είναι ενεργό.

Η πρόσφατη δημοσίευση μιας σειράς 30 επιστημονικών εργασιών σε τρεις διαφορετικές επιθεωρήσεις είναι το αποτέλεσμα των κόπων 440 ερευνητών από 32 ερευνητικά κέντρα που εργάστηκαν σκληρά επί πέντε συναπτά έτη. Προσπαθώντας να κατανοήσουν την αλληλουχία του ανθρώπινου DNA, να καταλάβουν δηλαδή τι σημαίνει η σειρά των βάσεων του γενετικού υλικού μας, πραγματοποίησαν μια σειρά πειραμάτων και αξιοποιώντας εξελιγμένα υπολογιστικά συστήματα, οι ερευνητές κατέληξαν σε συμπεράσματα που αλλάζουν τη σύγχρονη βιολογία και έχουν άμεσο αντίκτυπο στην ιατρική.

Τα συμπεράσματα

Το κυριότερο από τα συμπεράσματα του προγράμματος έχει να κάνει με αυτό που μέχρι πρόσφατα ονομαζόταν junk DNA (DNA σκουπίδι). Πρόκειται για το DNA που δεν περιέχει γονίδια και το οποίο, πριν από 40 περίπου χρόνια, είχε θεωρηθεί άχρηστο. Ε, λοιπόν καθόλου άχρηστο δεν είναι αυτό το DNA!

Όπως περιγράφεται σε ένα από τα άρθρα που φιλοξενείται στην επιθεώρηση «Nature», το γενετικό υλικό που παρεμβάλλεται μεταξύ των γονιδίων βρίθει περιοχών που σχετίζονται με την έκφρασή τους. Με άλλα λόγια, δεν αρκεί να υπάρχει ένα γονίδιο. Για να είναι αυτό λειτουργικό θα πρέπει να «πάρει την άδεια» από άλλα στοιχεία του DNA τα οποία μπορεί να βρίσκονται κοντά του ή και μακριά από αυτό. Τα στοιχεία αυτά ρυθμίζουν ποιο γονίδιο θα εκφραστεί σε ποιον ιστό (ή κυτταρικό τύπο) και σε ποια ακριβώς χρονική στιγμή.

Για να αντιληφθεί κανείς το πόσο αυστηρή είναι η ρύθμιση της έκφρασης στον χώρο και στον χρόνο των γονιδίων αρκούν τα δεδομένα που προέκυψαν από το πρόγραμμα ENCODE: το 20% του DNA που πιστευόταν ότι είναι ανενεργό στην πραγματικότητα εμπλέκεται στη ρύθμιση ενός πολύ μικρού ποσοστού (2%) του γονιδιώματος το οποίο στην πραγματικότητα κωδικοποιεί τις πρωτεϊνικές αλληλουχίες.

Σε αυτό το 20% οι ερευνητές εντόπισαν στοιχεία τα οποία ήταν άγνωστα μέχρι σήμερα, όπως παραδείγματος χάριν μεγάλου μήκους μόρια RNA καθώς επίσης και αναγνωριστικές περιοχές, περιοχές του DNA στις οποίες προσδένονται μόρια ρυθμιστικά τις γονιδιακής έκφρασης.

Οι προοπτικές

Ο όγκος των δεδομένων του προγράμματος ENCODE ξεπερνά τα 15 terrabyte (TB). Η πρόσβαση στα δεδομένα αυτά είναι ελεύθερη και έτσι μπορούν να αξιοποιηθούν από την παγκόσμια επιστημονική κοινότητα. Αναμένεται δε να αλλάξουν τον τρόπο σκέψης των ερευνητών σε ότι αφορά την ίδια την ιδέα του γονιδίου ως μονάδα της κληρονομικότητας.

Σε ένα πρακτικότερο επίπεδο, τα νέα δεδομένα αναμένεται να ρίξουν φως στις πολυπαραγοντικές ασθένειες. Όπως εξήγησε μιλώντας στο BHMAScience ο κ. Στυλιανός Αντωναράκης, καθηγητής Γενετικής Ιατρικής του Πανεπιστημίου της Γενεύης και μέλος του προγράμματος ENCODE: «Σε αντίθεση με τις γενετικές ασθένειες που οφείλονται σε αλλαγές ενός και μόνο γονιδίου υπάρχουν ασθένειες που οφείλονται σε έναν συνδυασμό γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων. Ο εντοπισμός νέων ρυθμιστικών περιοχών αλλά και των νεοανακαλυφθέντων μορίων RNA με ρυθμιστικό ρόλο, ανοίγει ένα παράθυρο που θα μας επιτρέψει να εντοπίσουμε την αιτιολογία των πολυπαραγοντικών νόσων. Θα μας επιτρέψει δηλαδή να αντιληφθούμε γιατί κάποιοι από εμάς είναι περισσότερο ευαίσθητοι σε ορισμένες ασθένειες».

Πηγή: www.tovima.gr & genome.ucsc.edu

Φωτ: genome.ucsc.edu – Darryl Leja (NHGRI), Ian Dunham (EBI)