Ist die DNA zwischen den Genen wirklich Schrott?

Irgendeinen Teil unserer genetischen Ausstattung als „Junk“ zu bezeichnen, war eine Versuchung des Schicksals. Würde schließlich nicht jeder vernünftige Mensch die unglaubliche Komplexität der menschlichen DNA betrachten und sich denken: „Eh, es gibt wahrscheinlich einen Grund dafür?“ Doch lange Zeit wussten die Wissenschaftler einfach nicht, was sich im DNA-Dschungel zwischen unseren Genen verbirgt. Also "Müll" war es. Aber lassen Sie uns zurückgehen und uns daran erinnern, was all dieses genetische Material überhaupt ist.

Desoxyribonukleinsäure ist die physikalische Substanz, die unsere Gene enthält. (Jedes Chromosom ist ein langer DNA-Strang.) Ein typisches proteinkodierendes Gen hat DNA-Sequenzen, die steuern, wann das Gen exprimiert wird, zusammen mit einer kodierenden Sequenz, die kopiert (oder „transkribiert“) wird, um Ribonukleinsäure herzustellen. Die RNA-Kopie wird dann in ein Protein „übersetzt“.

Aber machen Sie es sich nicht zu bequem. Nur ein kleiner Teil unserer DNA besteht aus diesen proteinkodierenden Genen . Einige Gene werden in RNA transkribiert, die nie zu Proteinen wird, und große Teile unserer DNA werden überhaupt nie in RNA transkribiert.

Das war ziemlich verwirrend für die Wissenschaftler, die erstmals in den 70er Jahren damit begannen, das Genom (auch bekannt als das vollständige Paket an genetischem Material eines Organismus) zu untersuchen. Wenn die überwiegende Mehrheit unserer DNA für kein Protein kodiert, was zum Teufel macht sie dann dort? Weil sie die Frage nicht beantworten konnten, gaben die Pioniere dieser nichtkodierenden DNA den unglücklichen Titel „Müll“. Und so lebt „Junk-DNA“ im Lexikon weiter statt sensiblerer Titel wie „sich-zum-Beat-einer-anderen-Drummer-DNA bewegen“ oder „tanzen, als würde niemand DNA beobachten“.

Bis zum ersten „Entwurf“ des Humangenomprojekts im Jahr 2000 waren sich Wissenschaftler noch ziemlich sicher, dass Junk-DNA keine wesentliche Funktion erfüllt. Aber im Jahr 2012 veröffentlichte eine Gruppe von Genetikern mehrere Erkenntnisse, die endlich zeigten, dass der Müll einer Person der Schatz einer anderen Person ist. Nun, eher ist der Schrott einer Person der Schatz derselben Person, da sich herausstellte, dass die DNA, die zuvor als Flusen im Weg der guten Sachen galt, genau das war, was den guten Sachen sagte, wie sie gut sein sollten.

Verwirrt? Erklimmen Sie Ihre Doppelhelix-Leiter auf der nächsten Seite, wo wir es ausführlicher erklären.

Wie gesagt, wir haben Unmengen an DNA , von denen nur ein Teil proteinkodierende Gene sind. Lange Zeit dachten Wissenschaftler, dass alles, was nicht kodiert ist – es ist fast unhöflich, es zu sagen – „Müll“ und als solches bezeichnet wird.

Aber jetzt hat die sogenannte Junk-DNA dank des Projekts Encyclopedia of DNA Elements oder ENCODE ihren Tag. Dank ENCODE hat eine Gruppe von mehr als 400 Genetikern aus der ganzen Welt diese DNA untersucht. Obwohl die DNA keine Anweisungen für Proteine ​​enthält, hing sie nicht einfach herum. Tatsächlich scheint diese nichtkodierende DNA (eine viel freundlichere Bezeichnung) tatsächlich Genschalter zu enthalten, die unsere Gene kontrollieren.

Um unsere Switch-Analogie weiterzuführen, denken wir an ein Radio. Ohne eine Art Schaltmechanismus würde es nicht viel nützen. Aber mit einem Ein/Aus-Mechanismus – ganz zu schweigen von einem Tuner und einem Lautstärkeregler – können wir dieses Radio zum Laufen bringen. Das gleiche mit Genen. Einem Gen muss gesagt werden, was es tun soll; alleine blinkt es nur 12:00, wie das Radio in Ihrem Haus. Aber mit den Schaltern, die in unserer nichtkodierenden DNA vorhanden sind, können die Gene aktiviert werden. Die Genschalter bestimmen, welche Gene (und wie) in einer Zelle verwendet werden. So wie es uns unser Radiotuner sagt, wenn wir Popmusik hörenoder NPR, unsere Genschalter sagen unseren Genen, was sie werden sollen – und wie das Auf- oder Abdrehen der Lautstärke bestimmen die Schalter, wie viel Protein hergestellt wird und wann. Unsere ehemalige Junk-DNA enthält also tatsächlich entscheidende Anweisungen dafür, wie unsere Gene in jeder Zelle funktionieren.

Noch interessanter ist die Implikation, dass genetische Schalter eine große Rolle bei Krankheiten spielen. Es wird angenommen, dass einige Krankheiten – zum Beispiel bestimmte Krebsarten – auf Veränderungen in der DNA zurückzuführen sind. Aber ENCODE zeigte eine Verbindung zwischen fehlerhaften Genen und Varianten in den Schaltern – nicht eine Variante im Gen selbst. Mit anderen Worten, es kann sein, dass nicht das Radio defekt ist; das Volume könnte einfach kaputt sein. Was, denke ich, da sind wir uns alle einig, so ziemlich das Coolste ist, was wir heute gelernt haben.

Anmerkung des Autors: Ist die DNA zwischen den Genen wirklich Schrott?

Ich brauchte nur einen Neurobiologen, um alles neu zu lernen, was ich nach meinem ersten Jahr an der High School über DNA vergessen hatte. Aber es stellt sich heraus, dass ich nicht der einzige bin, der immer noch DNA herausfindet: Forscher haben kürzlich herausgefunden , dass es diese ehemalige Nichtsnutz-Junk-DNA (und nicht irgendein bestimmtes Gen selbst) war, das Mutationen enthielt, die zu führen könnten die Entwicklung von Melanomen.

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