La انسانی ژنوم پروژه نشان داد که 1-2٪ از ما ژنوم پروتئین های عملکردی را می سازد در حالی که نقش 98-99٪ باقی مانده مبهم باقی می ماند. محققان سعی کرده‌اند اسرار مربوط به آن را کشف کنند و این مقاله درک ما از نقش و پیامدهای آن را روشن می‌کند. انسان سلامت و بیماریها
از زمانی که انسانی ژنوم پروژه (HGP) در آوریل 2003 تکمیل شد1، تصور می شد که با دانستن کل دنباله از انسان ژنومی که از 3 میلیارد جفت پایه یا "جفت حروف" تشکیل شده است، ژنوم یک کتاب باز خواهد بود که با استفاده از آن محققان قادر خواهند بود دقیقاً چگونگی یک موجود زنده پیچیده را مشخص کنند انسان آثاری که در نهایت منجر به یافتن استعدادهای ما برای انواع بیماریها می‌شوند، درک ما را از علت بروز بیماری و یافتن درمان برای آنها نیز افزایش می‌دهند. با این حال، زمانی که دانشمندان تنها توانستند تنها بخشی از آن را رمزگشایی کنند (فقط 1-2٪) که پروتئین های عملکردی را می سازد که وجود فنوتیپی ما را تعیین می کند، وضعیت بسیار گیج کننده شد. نقش 1 تا 2 درصد DNA در ساخت پروتئین‌های عملکردی از اصول اصلی زیست‌شناسی مولکولی پیروی می‌کند که بیان می‌کند DNA ابتدا برای ساخت RNA، به ویژه mRNA توسط فرآیندی به نام رونویسی و سپس تولید پروتئین توسط mRNA توسط ترجمه، کپی می‌شود. به زبان زیست شناس مولکولی، این 1-2 درصد از انسان ژنوم کدهای پروتئین های عملکردی 98 تا 99 درصد باقیمانده به عنوان "DNA ناخواسته" یا "تاریک" نامیده می شود مادهکه هیچ یک از پروتئین های کاربردی ذکر شده در بالا را تولید نمی کند و هر بار به عنوان یک "توشه" حمل می شود انسان هستی متولد می شود به منظور درک نقش 98-99٪ باقی مانده از ژنوم, پروژه ENCODE ( Encyclopedia Of DNA Elements ).2 در سپتامبر 2003 توسط National راه اندازی شد انسانی ژنوم موسسه تحقیقاتی (NHGRI).
یافته های پروژه ENCODE نشان داده است که اکثریت تاریکی است ماده'' شامل توالی های DNA غیر کد کننده است که با روشن و خاموش کردن ژن ها در انواع مختلف سلول ها و در مقاطع زمانی مختلف به عنوان عناصر تنظیم کننده ضروری عمل می کنند. اقدامات مکانی و زمانی این توالی های تنظیمی هنوز کاملاً مشخص نیست، زیرا برخی از این (عناصر تنظیمی) بسیار دور از ژنی که بر روی آن عمل می کنند قرار دارند در حالی که در موارد دیگر ممکن است نزدیک به هم باشند.
ترکیب برخی از مناطق از انسان ژنوم حتی قبل از راه اندازی شناخته شده بود انسانی ژنوم پروژه در آن ~ 8٪ از انسان ژنوم از ویروسی گرفته شده است ژنوم در DNA ما به عنوان جاسازی شده است انسان رتروویروس های درون زا (HERVs)3. این HERV ها در ایجاد ایمنی ذاتی دخیل هستند انسان با عمل به عنوان عناصر تنظیم کننده برای ژن هایی که عملکرد ایمنی را کنترل می کنند. اهمیت عملکردی این 8 درصد با یافته های پروژه ENCODE تأیید شد که نشان می دهد اکثریت تاریکی ماده به عنوان عناصر تنظیم کننده عمل می کند.
علاوه بر یافته‌های پروژه ENCODE، حجم وسیعی از داده‌های تحقیقاتی از دو دهه گذشته در دسترس است که نقش نظارتی و توسعه‌ای قابل قبولی را برای تاریکی نشان می‌دهد. ماده'. استفاده كردن ژنوممطالعات ارتباط گسترده (GWAS)، مشخص شده است که اکثر مناطق غیر کد کننده DNA با بیماری ها و صفات مشترک مرتبط هستند.4 و تغییرات در این مناطق برای تنظیم شروع و شدت تعداد زیادی از بیماری های پیچیده مانند سرطان ها، بیماری های قلبی، اختلالات مغزی، چاقی و بسیاری دیگر عمل می کند.5,6. مطالعات GWAS همچنین نشان داده است که اکثر این توالی‌های DNA غیرکدکننده در ژنوم رونویسی می‌شوند (از DNA به RNA تبدیل می‌شوند اما ترجمه نمی‌شوند) به RNAهای غیرکدکننده و اغتشاش در تنظیم آنها منجر به اثرات ایجاد بیماری افتراقی می‌شود.7. این نشان دهنده توانایی RNA های غیر کدکننده برای ایفای نقش تنظیمی در توسعه بیماری است8.
علاوه بر این، برخی از ماده تاریک به عنوان DNA غیر کدکننده باقی می‌مانند و به‌صورتی تنظیم‌کننده به‌عنوان تقویت‌کننده عمل می‌کنند. همانطور که از کلمه پیداست، این تقویت کننده ها با افزایش (افزایش) بیان پروتئین های خاص در سلول عمل می کنند. این در یک مطالعه اخیر نشان داده شده است که در آن اثرات تقویت کننده یک منطقه غیر کد کننده DNA بیماران را مستعد ابتلا به بیماری های پیچیده خود ایمنی و آلرژیک مانند بیماری التهابی روده می کند.9,10، در نتیجه منجر به شناسایی یک هدف درمانی بالقوه جدید برای درمان بیماری های التهابی می شود. تقویت کننده های موجود در "ماده تاریک" در رشد مغز نیز نقش دارند، زیرا مطالعات روی موش ها نشان داده است که حذف این مناطق منجر به ناهنجاری در رشد مغز می شود.11,12. این مطالعات ممکن است به ما در درک بهتر بیماری های عصبی پیچیده مانند آلزایمر و پارکینسون کمک کند. همچنین نشان داده شده است که ماده تاریک در ایجاد سرطان خون نقش دارد13 مانند لوسمی میلوسیتیک مزمن (CML) و لوسمی لنفوسیتی مزمن (CLL).
بنابراین، "ماده تاریک" بخش مهمی از انسان ژنوم از آنچه قبلاً درک شده است و تأثیر مستقیم دارد انسان سلامت با ایفای نقش نظارتی در توسعه و شروع انسان بیماری هایی که در بالا توضیح داده شد.
آیا این بدان معناست که کل "ماده تاریک" یا به RNA های غیر کد کننده رونویسی می شود یا نقش تقویت کننده ای را به عنوان DNA غیر کد کننده با عمل به عنوان عناصر تنظیم کننده مرتبط با استعداد، شروع و تغییرات در بیماری های مختلف ایجاد می کند. انسان? مطالعات انجام شده تا کنون نشان می دهد که غلبه قوی برای همین تحقیقات و تحقیقات بیشتر در سال های آینده به ما کمک می کند تا دقیقاً عملکرد کل "ماده تاریک" را مشخص کنیم، که منجر به شناسایی اهداف جدید به امید یافتن درمانی برای آن می شود. بیماری‌های ناتوان‌کننده‌ای که نسل بشر را درگیر می‌کند.
***
منابع:
1. "تکمیل پروژه ژنوم انسانی: سوالات متداول". انسانی ملی ژنوم موسسه تحقیقاتی (NHGRI). در دسترس آنلاین در https://www.genome.gov/human-genome-project/Completion-FAQ مشاهده شده در 17 مه 2020.
2. اسمیت دی.، 2017. 98 درصد اسرارآمیز: دانشمندان به دنبال تاباندن نور بر روی "ژنوم تاریک" هستند. در دسترس آنلاین در https://phys.org/news/2017-02-mysterious-scientists-dark-genome.html مشاهده شده در 17 مه 2020.
3. Soni R.، 2020. انسان ها و ویروس ها: تاریخچه مختصری از روابط پیچیده آنها و پیامدهای آن برای COVID-19. Scientific European ارسال شده در 08 مه 2020. در دسترس آنلاین در https://www.scientificeuropean.co.uk/humans-and-viruses-a-brief-history-of-their-complex-relationship-and-implications-for-COVID-19 مشاهده شده در 18 مه 2020.
4. Maurano MT، Humbert R، Rynes E، و همکاران. محلی سازی سیستماتیک تنوع مرتبط با بیماری مشترک در DNA تنظیمی علوم پایه. 2012 Sep 7;337(6099):1190-5. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1222794
5. کاتالوگی از مطالعات انجمن ژنوم منتشر شده. http://www.genome.gov/gwastudies.
6. Hindorff LA، Sethupathy P، و همکاران 2009. پیامدهای علت شناسی و عملکردی بالقوه مکان های ارتباطی ژنومی برای بیماری ها و صفات انسانی. Proc Natl Acad Sci US A. 2009, 106: 9362-9367. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0903103106
7. St. Laurent G، Vyatkin Y و Kapranov P. RNA ماده تاریک معمای مطالعات ارتباط ژنومی را روشن می کند. BMC Med 12, 97 (2014). DOI: https://doi.org/10.1186/1741-7015-12-97
8. مارتین ال، چانگ های. کشف نقش "ماده تاریک" ژنومی در بیماری های انسانی جی کلین سرمایه گذاری. 2012;122 (5): 1589-1595. https://doi.org/10.1172/JCI60020
9. مؤسسه بابراهام 2020. کشف چگونگی تأثیر مناطق «ماده تاریک» ژنوم بر بیماری‌های التهابی. ارسال شده در 13 مه 2020. در دسترس آنلاین در https://www.babraham.ac.uk/news/2020/05/uncovering-how-dark-matter-regions-genome-affect-inflammatory-diseases مشاهده شده در 14 مه 2020.
10. نصرالله، آر.، ایمیانوفسکی، سی جی، بوسینی-کاستیلو، ال. و همکاران. 2020. یک تقویت کننده دیستال در معرض خطر جایگاه 11q13.5 باعث سرکوب کولیت توسط سلول های Treg می شود. طبیعت (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2296-7
11. دیکل، دی و همکاران. 2018. تقویت کننده های فوق العاده حفاظت شده برای توسعه طبیعی مورد نیاز است. سلول 172، شماره 3، P491-499.E15، 25 ژانویه 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.12.017
12. DNA "ماده تاریک" بر رشد DOI مغز تأثیر می گذارد: https://doi.org/10.1038/d41586-018-00920-x
13. مواد تاریک: تشخیص سرطان های ظریف خون با استفاده از تاریک ترین DNA DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007332
***
