Weet je nog op de middelbare school of universiteit, toen je hoorde over al dat DNA in je dat rommel was? De strings en strings van onzincode die geen functie hadden? Een recente blitz van kranten uit het ENCODE-project laat de wereld bruisen van nieuws dat dat idee uit elkaar zou rukken.
Maar, zoals veel dingen die blijven bestaan in tekstboeken lang nadat de wetenschap verder is gegaan, behoefde het 'junk DNA'-idee dat ENCODE weerlegde in de eerste plaats niet echt. Zelfs in 1972 erkenden wetenschappers dat ze alleen maar rommel maakten omdat we niet wisten wat bepaalde DNA-regio's deden.
Hun persbericht was misschien best opwindend:
De honderden onderzoekers die aan het ENCODE-project werken hebben onthuld dat veel van wat 'junk DNA' in het menselijk genoom wordt genoemd, eigenlijk een enorm controlepaneel is met miljoenen schakelaars die de activiteit van onze genen regelen. Zonder deze schakelaars zouden genen niet werken - en mutaties in deze regio's kunnen leiden tot ziekten bij de mens. De nieuwe informatie geleverd door ENCODE is zo uitgebreid en complex dat het heeft geleid tot een nieuw publicatiemodel waarin elektronische documenten en datasets met elkaar zijn verbonden.
En zelfs Gina Kolata van The New York Times kocht de hype:
Nu hebben wetenschappers een belangrijke aanwijzing ontdekt om deze raadsels te ontrafelen. Het menselijke genoom zit vol met ten minste vier miljoen genswitches die zich bevinden in stukjes DNA die ooit werden afgedaan als 'junk', maar die een cruciale rol blijken te spelen bij het regelen van hoe cellen, organen en andere weefsels zich gedragen. De ontdekking, die wordt beschouwd als een belangrijke medische en wetenschappelijke doorbraak, heeft enorme implicaties voor de menselijke gezondheid omdat veel complexe ziekten lijken te worden veroorzaakt door kleine veranderingen in honderden genswitches.
Maar blogger en Berkeley-bioloog Michael Eisen verklaart het probleem met zowel het persbericht als de persverslaggeving tot nu toe:
Het is waar dat het artikel miljoenen sequenties beschrijft die zijn gebonden aan transcriptiefactoren of gevoelig zijn voor vertering door DNase. En het is waar dat vele bonafide regulatoire sequenties deze eigenschappen zullen hebben. Maar zoals zelfs de auteurs toegeven, zal slechts een fractie van deze volgorde daadwerkelijk betrokken zijn bij genregulatie. Het is dus gewoon onjuist om te beweren dat de kranten miljoenen schakelaars hebben geïdentificeerd.
Zelfs Ewan Birney, de wetenschappers die de data-analyse voor het ENCODE-project deden, probeerden de verwarring weg te nemen. Hij legt op zijn blog uit dat de bewering in deze studies - dat ongeveer 80 procent van het genoom "functioneel" is - eenvoudigweg betekent dat ongeveer 80 procent van het menselijk genoom biochemische activiteit heeft. Birney schrijft:
Deze vraag hangt af van het woord 'functioneel', dus laten we dit eerst proberen aan te pakken. Net als veel andere Engelse woorden is 'functioneel' een zeer nuttig maar contextafhankelijk woord. Betekent een "functioneel element" in het genoom iets dat een biochemische eigenschap van de cel verandert (dat wil zeggen, als de volgorde hier niet was, zou de biochemie anders zijn) of is het iets dat een fenotypisch waarneembare eigenschap verandert die het geheel beïnvloedt organisme? Aan hun grenzen (gezien alle biochemische activiteiten een fenotype zijn) komen deze twee definities samen. Na lang te hebben nagedacht en dit te bespreken, werkt geen enkele definitie van 'functioneel' voor alle gesprekken. We moeten nauwkeurig zijn over de context. Pragmatisch definiëren we in ENCODE onze criteria als "specifieke biochemische activiteit" - bijvoorbeeld een test die een reeks basen identificeert. Dit is niet het hele genoom (dus dingen als "een fosfodiësterbinding hebben" komt bijvoorbeeld niet in aanmerking). We onderverdelen dit vervolgens in verschillende assayklassen; in afnemende volgorde van dekking zijn dit: RNA, "brede" histon-modificaties, "smalle" histon-modificaties, DNaseI overgevoelige plaatsen, transcriptiefactor ChIP-seq pieken, DNaseI-voetafdrukken, transcriptiefactor gebonden motieven en tenslotte Exons.
En zelfs Birney is niet echt verrast door het aantal van 80 procent.
Zoals ik in presentaties heb aangegeven, moet je niet verrast zijn door het cijfer van 80%. Immers, 60% van het genoom met de nieuwe gedetailleerde handmatig beoordeelde (GenCode) annotatie is exonisch of intronisch en van een aantal van onze testen (zoals PolyA-RNA en H3K36me3 / H3K79me2) wordt verwacht dat ze alle actieve transcriptie markeren. Het is dus niet zo verwonderlijk om nog eens 20% meer te zien dan deze verwachte 60%.
Dat wil niet zeggen dat het werk van ENCODE niet interessant of waardevol is. Ed Yong van Not Exactly Rocket Science legt uit dat hoewel ENCODE onze genomische wereld misschien niet vernietigt, het nog steeds erg belangrijk is:
Dat het genoom complex is, zal voor wetenschappers geen verrassing zijn, maar ENCODE doet twee nieuwe dingen: het catalogiseert de DNA-elementen voor wetenschappers om over te porren; en het laat zien hoeveel er zijn. "Het genoom is niet langer een lege uitgestrektheid - het is dicht opeengepakt met pieken en schommelingen van biochemische activiteit", zegt Shyam Prabhakar van het Genome Institute of Singapore. “Er zijn goudklompjes voor iedereen hier. Het maakt niet uit welk deel van het genoom we in een bepaald project bestuderen, we zullen profiteren van het opzoeken van de overeenkomstige ENCODE-tracks. ”
Interessant en belangrijk ja. Maar is het schokkend om te zien dat veel van ons DNA een functie heeft? Nee.
Meer van Smithsonian.com:
Boeken van de toekomst mogen in DNA worden geschreven
Snelle en goedkope DNA-sequencing aan de horizon?
