Вслед за определением нуклеотидной последовательности человеческого генома ученые приступают к изучению загадочной "мусорной" (вне-генной, некодирующей, или "junk") ДНК.

Давно в прошлом споры о том, принесет ли пользу расшифровка генома человека. Умы ученых будоражат новые глобальные загадки, связанные с грандиозным массивом "темной материи" внутри нашего генома - той частью ДНК, которая присутствует вне генов и не кодирует белки. Долгое время считавшаяся бесполезным балластом, доставшимся нам по недоразумению от предков, некодирующая ДНК получила полуформальное название "junk", что означает "хлам, утиль". Сидни Бреннер, рассуждая о причинах ее накопления в геноме, выразился так: если "мусор мы выбрасываем, то хлам храним, потому что думаем, что могли бы сделать из него что-либо полезное; и конечно, мы никогда ничего подобного не делаем".

Наш геном в таком случае выглядит настоящей свалкой или пунктом сдачи вторсырья: 98% информации, записанной на него, не кодирует белки. Однако "не кодирует" - не значит "не используется". Например, утверждение, что "на долю генов приходится лишь 1,5% всего генома" - явная неточность. Полтора процента составляют лишь экзоны - участки, соответствующие конечной последовательности кодируемого белка. Ген же как таковой кроме экзонов содержит и другие элементы - интроны и регуляторные участки, так что в совокупности "удельный вес" генов в геноме человека составляет около 25%. Те дополнительные элементы, которые "не доходят" до белка, как полагают ученые, также не являются бесполезными: например, предполагается, что внутри интронов могут быть записаны сигналы для правильного позиционирования (укладки, упаковки) хроматина.

Сравнительные исследования баз данных геномов человека и мыши позволило предположить, что примерно 5% всей генной информации находится под давлением селективного отбора (то есть, предположительно, активно участвует в регуляции жизненных функций) у каждого из этих организмов. 1,5% из них прямо кодируют белки; соответственно, как минимум 3,5% генома должны, по расчетам, выполнять функции, не связанные с синтезом белка.

Пока известна роль лишь совсем незначительной части внегенных элементов: они кодируют РНК, выполняющую роль регулятора процессов транскрипции и трансляции. Большая же часть нашего генома кажется пока загадочным, ненужным "грузом". К разгадке его функций намерены приступить в самом ближайшем будущем ученые из Национального Института по Изучению Генома Человека (National Human Genome Research Institute, NHGRI) (США).

Предполагается, что "junk" ДНК может осуществлять функции контроля и регуляции работы других генов. Однако каким образом и на каком из этапов переноса генной информации это может происходить - совсем неясно. Исследователи из NHGRI решили осуществить первый, "пробный" штурм нашей собственной "темной материи". Основная проблема в изучении ее функций - выработка оптимальных подходов и методов, позволяющих с уверенностью выявлять предполагаемые эффекты некодирующих последовательностей ДНК. С этой целью в NHGRI запущен пилотный проект, названный ENCODE (ENCyclopedy Of DNA Elements - энциклопедия элементов ДНК). Для начала предполагается попрактиковаться на последовательностях некодирующей ДНК, составляющих 1% всего генома, для которых существуют предварительные гипотезы в отношении их возможных функций. "Цена" этой части проекта - 12 миллионов долларов.

В "до-геномную эру" обнаружение мРНК, происходящей не из генов, принималось за артефакт, связанный с недостатками методов исследования. Теперь же многие склонны считать, что, подобно siRNA в биологии и "темной материи" во Вселенной, все это время мы упускали из вида целый мир регуляторных элементов внутри клетки, принимая его за "генетический хлам". Кажется, даже Бреннер, с его поразительной научной компетентностью и интуицией, был не совсем прав в своем высказывании: ученые уже обнаружили несколько десятков сравнительно "молодых" человеческих генов, которые, наиболее вероятно, произошли от "паразитических" элементов (транспозонов) человеческой junk ДНК.

Источник новости: The Scientist

Пересказал С. Григорович