ENCODE

ENCODE är encyklopedin för DNA-element. Encode lanserades 2003 för att identifiera alla funktionella element (arbetsbitar) i den mänskliga arvsmassan. Arbetet utfördes av över 400 forskare i 32 laboratorier i USA, Storbritannien, Spanien, Singapore och Japan. Deras resultat publicerades i 30 artiklar med öppen tillgång i tre tidskrifter, Nature, Genome Biology och Genome Research. Det är den hittills mest detaljerade analysen av det mänskliga genomet.

En förenklad redogörelse för deras viktigaste resultat är följande:

Endast 1 % av arvsmassan kodar för proteiner. Det är ungefär 21 000 gener.
70 000 sekvenser kodar för promotorområden. De ligger uppströms generna, där proteiner binds för att kontrollera genuttrycket.
Det finns cirka 400 000 "förstärkarregioner" som reglerar avlägsna gener.
Det finns fyra miljoner genomkopplingar. Det är DNA-sekvenser som styr när generna ska slås på eller stängas av. De finns ofta långt ifrån den gen de kontrollerar i arvsmassan.
Ungefär 80 % av genomet har en bestämd biokemisk funktion. Tanken att det mesta av DNA:t är "skräp-DNA" är definitivt felaktig. "Den stora majoriteten av det mänskliga genomet kodar inte för proteiner och verkar hittills inte innehålla definierade genreglerande element. Varför evolutionen skulle upprätthålla stora mängder "onödigt" DNA hade förblivit ett mysterium och verkade slösaktigt. Det visar sig dock att det finns goda skäl att behålla detta DNA. Resultaten från ENCODE-projektet visar att de flesta av dessa DNA-sträckor innehåller regioner som binder proteiner och RNA-molekyler och för dessa till positioner från vilka de samarbetar med varandra för att reglera funktionen och uttrycksnivån hos proteinkodande gener".
Evolutionen orsakas både av förändringar i generna som kodar för proteiner och i DNA som kodar för reglering.

"En av de stora utmaningarna inom evolutionsbiologin är att förstå hur skillnader i DNA-sekvenser mellan arter avgör skillnader i deras fenotyper. Evolutionär förändring kan ske både genom förändringar i proteinkodande sekvenser och genom sekvensförändringar som förändrar genregleringen".

De metoder som användes i arbetet var bland annat:

De isolerade och sekvenserade det RNA som transkriberats från genomet.
De identifierade bindningsställen för cirka 120 transkriptionsprodukter.
De undersökte mönstren av kemiska modifieringar av histonerna. Syftet var att hitta områden där genuttrycket ökar eller minskar.
De gjorde 1648 experiment på 147 celltyper.

Följande nyheter har anknytning till detta arbete:

Frågor och svar

F: Vad är ENCODE?

S: ENCODE står för Encyclopedia of DNA Elements. Den lanserades 2003 för att identifiera alla funktionella element (arbetsbitar) i det mänskliga genomet.

F: Vem har utfört arbetet med ENCODE?

S: Arbetet utfördes av över 400 forskare i 32 laboratorier i USA, Storbritannien, Spanien, Singapore och Japan.

F: Vad fick de reda på om den mänskliga arvsmassan?

S: De fann att endast 1 % av genomet kodar för proteiner, vilket motsvarar cirka 21 000 gener. Dessutom upptäckte de att 70 000 sekvenser kodar för "promotor"-regioner uppströms gener där proteiner binds för att styra genuttrycket, 400 000 "enhancer"-regioner som reglerar avlägset belägna gener och fyra miljoner gen-"switchar", som är DNA-sekvenser som styr när gener slås på eller stängs av. Dessutom fastställdes det att 80 procent av genomet har en bestämd biokemisk funktion.

F: Hur genomförde de sin forskning?

S: De metoder som användes omfattade isolering och sekvensering av RNA som transkriberats från genomet, identifiering av bindningsställen för transkriptionsprodukter, undersökning av mönstren av kemiska modifieringar av histoner för att hitta områden där genuttrycket förstärks eller undertrycks, och genomförande av 1648 experiment på 147 celltyper.

Fråga: Vad tyder denna forskning på om evolutionen?

S: Forskningen tyder på att evolutionen orsakas både av förändringar i gener som kodar för proteiner och av förändringar i DNA som kodar för reglerande kontroll. Den tyder också på att evolutionär förändring kan ske genom sekvensförändringar som förändrar genregleringen såväl som genom förändringar i sekvenser som kodar för proteiner.

F: Var publicerades deras resultat?

S: Deras resultat publicerades i 30 artiklar med öppen tillgång i tre tidskrifter - Nature, Genome Biology och Genome Research.