Nic nekódující chráněné sekvence  
U člověka a dalších druhů existují úseky genomu o němž se soudilo, že nemají žádnou funkci. Nyní se zjistilo, že některé tyto úseky jsou evolučně chráněné více, než úseky v nichž se vyskytují geny pro proteiny. Tyto úseky genomu byly nazvány CNGs a o jejich funkci se začíná spekulovat.

Vše začalo když vědci porovnali lidský a myší genom a zjistili hojnou přítomnost úzkostlivě uchovávaných, sekvencí. Přesto, že tyto části genomu nic nekódují, jsou v našem genomu zakonzervovány a  uchovávány po miliony let. Výzkumníci pro ně začali používat termín  sekvence „CNGs“, což je zkratka jejich pojmenování v angličtině: Conserved non-genic sequences.

Společným úsilím pracovníků Lékařské univerzity v Ženevě a Ústavu genetického výzkumu v Rockville, stát Maryland (USA) se nyní podařilo poodhalit jak hluboko jsou evolučně tyto genetické vzory (sekvence nukleotidů) zakořeněny. Vše začalo určením vzorů téměř dvou set sekvencí CNGs, které se vyskytují na lidském 21 chromozómu. Vědci zjišťovali, jak je to s výskytem těchto sekvencí u dalších 14 savčích druhů. Zjistili, že sekvence CNGs jsou u savců obecně (tedy nejen u primátů) mnohem více konzervovány, než například  geny kódující proteiny a nebo sekvence určující tzv. nekódující RNA (ncRNA).


 

Člověk má ve svém genomu úseky, které byly nazvány sekvence CNGs.  Ty jsou v naší DNA zakonzervovány po miliony let mnohem lépe, než je tomu u úseků DNA obsahujících důležité geny pro tvorbu proteinů.


 Ukázalo se, že nejméně 5% lidského genomu je pod tzv. selektivní ochranou. Tato místa jsou chráněna více než ostatní.  Překvapením je, že tyto lokality nepatří k těm, v nichž jsou známé geny. Těch vysoce chráněných úseků, náležejících k CNGs sekvencím, je v genomu 0,3 – 1%. Jsou to sekvence, které se vyskytují i u ostatních savců. Ještě před nějakou dobou se o těchto úsecích DNA soudilo, že i když se jedná o oblasti genomu s dosud neznámými geny, nějaké geny zde budou objeveny. Ukázalo se ale, že tomu tak není. Švýcarsko-americká skupina, která pracovala pod vedením Emmanouila T. Dermitzakise, zveřejnila nyní výsledky svého bádání v oblasti CNGs. Ke svému pokusu si výzkumníci vybrali 220 sekvencí které se vyskytují u člověka na 21 chromozomu. Vědělo se o nich, že se vyskytují také u myši na syntenní oblasti. Pro zmíněné sekvence platí, že jsou z oblastí genomu, který není transkribován a není podle stávajících poznatků funkční. Geny zde tedy ani v budoucnu nemohou být zjištěny.

U těchto ne-genových sekvencí srovnávali, zda se vyskytují i u dalších zvířat a pokud ano, jak se v průběhu evoluce tyto úseky DNA mění,  jaká je rychlost jejich změn ve srovnání úseky, které jsou přepisovány a které kódují funkční geny pro proteiny (CODs).

K pokusům odebrali vzorky tkáně z kočkodana, lemura, dikobraza, králíka, prasete, kočky, netopýra, rejska, afrického slona, ptakopyska a některých dalších zvířat. Rozbor jejich DNA ukázal, že ze sledovaných CNGs, které byly puvodně nalezeny u člověka a myši, se jich přibližně třetina vyskytuje u velké části ze 14 sledovaných druhů. Nejpřekvapivějším poznatkem z popisovaného pokusu je zjištění, že CNGs sekvence, o nichž se soudí že jsou bez významu, jsou více zakonzervovány, než úseky DNA, které kódují proteiny. V průběhu miliónů let evoluce, během kterých se od společného předka začaly sledované druhy vzdalovat, docházelo v sekvencích CNGs  k přibližně třikrát menším změnám, než tomu bylo v úsecích s funkčními geny.

Vyjdeme-li z představy, že organismy jsou v evoluci úspěšní také proto, že si dovedou uchovat  to, co se jim v průběhu vývoje osvědčilo, zavede nás to k myšlence, že čím je něco pro přežití druhu důležitější, tím větší ochrany by se tomu mělo dostávat.

Něco tady, jak se zdá, nehraje. Zmíněné CNGs sekvence se u organismů nepřepisují, nic nekódují (odtud také jejich název) a příroda si je přesto chrání, a to tak, až by se chtělo říci „jak oko v hlavě“. Když už to nemohou být úseky s dosud s neznámými geny, jak bylo dokázáno, nabízí se jiné vysvětlení, že CNGs budou mít nějakou jinou, dosud neznámou funkci. Těžko si totiž jinak vysvětlit, že by s sebou organismus tahal nějaké „nepotřebné smetí“ a věnoval tolik energie na jeho tvorbu. Proč by také nějakými nepotřebnostmi vybavoval všechny své jaderné buňky - od buněk mozku přes buňky srdce, kůže, vlasů, svalů, lymfocytů,… ? Že by tak energeticky zatěžující činnost organismy činily po miliony let a nedokázaly se balastu zbavit ani u jednoho ze sledovaných savčích druhů?
Zatím nikdo nedovede odpovědět na to, proč jsou „nepotřebné“ CNGs sekvence lépe konzervovány, než funkční geny pro tvorbu proteinů, které mají na starosti syntézu stavebních látek pro tělo, hormonů…

Je mnoho otázek které tato práce vyvolaly a na které nedává odpověď. Autoři se kloní k názoru, že CNGs sekvence nějaký význam mít budou. Usuzují tak podle toho, že tyto segmenty vykazují charakteristiky typické pro protein vázající oblasti genomu. Mohlo by se tedy jednat o sekvence, na které se proteiny skutečně váží. To by mohlo znamenat, že to sice nejsou geny, ale jsou to oblasti regulující funkci genů z jiných oblastí genomu.

Zjistit, zda tato hypotéza je pravdivá bude vyžadovat další studie zaměřené na vazby proteinů. Bude potřeba zhotovit příslušné genové konstrukty, připravit myši s knokautovanými geny,… Podle autorů by se odhalování skutečného významu sekvencí CNGs a jejich vliv na fenotyp a lidské nemoci,  mělo stát prioritou budoucích výzkumných úkolů zaměřených na studium genomu. Pokud se ukáže, že tým Dermitzakise má pravdu, budeme možná muset zcela změnit názor na velkou část genetického „smetí“ které s sebou, z pokolení na pokolení, vláčíme ve všech našich jaderných buňkách.

Datum: 24.11.2003
Tisk článku


Diskuze:

CNGs

Jarda Petr,2003-12-10 09:42:41

Podle mého názoru jsme se stali svědky jedné z největších "pecek" v genetice. Některé CNG jsou zřejmě evolučně staré 330 milionů let a podléhají dvakrát menšímu počtu genetických změn než geny. Když si vzpomenu, jak se Craig Venter smál lidem v Human Genome Project za to, že čtou "prázdnou DNA"! Těch diskusí, že na čtení tzv. junk DNA je škoda času i peněz. Padl názor, že mimo geny není v DNA nic moc důležitého. Bude velké vzrůšo sledovat výzkum, který ukáže, k čemu CNG jsou. Na pouhou vazbu regulačních proteinů jsou prý CNG příliš velké.

Odpovědět

A co když je to naopak

Jirka,2003-12-04 15:59:20

Co když tyto sekvence jsou nepouživané, řekněme právě z důvodů evoluce. Copak není možná evoluční cesta, jak se něčeho zbavit, tím, že to zablokuji. Zablokuji tak důkladně, že mě to nebude ovlivňovat i za cenu toho, že to pak já nebudu schopen ovlivnit?

Odpovědět


Nadbytek materiálu

ZEPHIR,2005-08-08 01:17:45

Ano, mě to taky přijde jako nejpravděpodobnější vysvětení - prostě se vydává přičina za následek. Evoluce prostě disponuje mechanismy pro tvorbu genů, ale mnohem méně už pro jejich úklid. S biologickou redundancí genetického materiálu bych si hlavu nelámal, ta je v případě zárodečných buněk stejně značná (rostliny plýtvají semínky, apod.)

Odpovědět

mutace a selekce

pavel houser,2003-11-27 17:03:31

>pokud jsou nepouzivane, pak nepodlehaji >promene tlacene selekci, proto jsou stabilni >(nemenne).
***
to ne, prave proto, ze jsou nepouzivane, tak je (za modelovych podminek) mutace hodne rychle preskladaji k nepoznani. nebude pusobit zadna selekce proti mutacim.
v tomhle pripade se ale zda, ze nejak pouzivane byt museji. a nebo to jsou nejake "sobecke elementy", ktere se o sebe dokazi postarat nejakym jinym zpusobem...

Odpovědět

Obsahuji informaci.

Howking,2003-11-27 01:41:00

Omlouvam se za nazor lajka pro odborniky mozna usmevny, ale mozna i podnetny. Co kdyz je v nich obsazena informace ne o stavbe a vlastnostech organismu, ale "vzkaz od stvoritele" cekajici na sve precteni. Jiste tim nemyslim "Velkeho stvoritele", ale slysel jsem o domenkach, ze na tuto planetu jiz byl hotovy zivot zavlecen (jiste ne vyssi organismy, ale urcite viry a bakterie). No a jestli byl zavlecen, nenese "carkovy kod vyrobce" ? (kouknete, takhle se rozvinul experiment prirozeneho vyberu z podminek, ktere jsem nastavil ja - chcete dukaz ze je to moje prace, tak si prectete muj podpis v jejich genomu)

Odpovědět

nepouzivane

Pavel Tic,2003-11-26 16:06:34

pokud jsou nepouzivane, pak nepodlehaji promene tlacene selekci, proto jsou stabilni (nemenne). otazka je, proc zustavaji, kdyz by byly nepouzivane.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni











Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace