Ellentmondások a szemét-DNS körül

A "szemét-DNS"-ről kiderülhet, hogy a gének kifejeződésének szabályozása révén igen fontos szerepet játszhat az emlősembriók fejlődésében. Ennek azonban ellentmondanak azok a kísérletek, melyek során a szemét-DNS egy részét kitörölték az állatokból.

Az emberek és az egerek genetikai állományának (genomjának) több mint a 90%-a látszólag semmilyen funkciót nem tölt be, hiszen úgy tűnik, ezek a DNS-szakaszok egyáltalán nem, vagy csak nagyon ritkán kerülnek átírásra, azaz ún. nem kódoló szakaszok. Az ember esetében becslések szerint a genomnak mindössze 1,5%-át teszik ki a kódoló részek, azaz a gének. A maradék, jóval nagyobb részt képviselő szekvenciákat nevezik szemét- vagy hulladék-DNS-nek ("junk DNA"), amelynek pontos szerepét eddig még nem sikerült tisztázni. Kiderült, hogy több gerinces fajban ezek a szekvenciák nagyfokú hasonlóságot mutatnak (ultrakonzervatívak). Régóta kérdés azonban, hogy ha semmilyen funkciót nem töltenek be, akkor miért maradtak fenn, és miért pazarolják a sejtek az energiát a másolgatásukra?

A retrotranszpozonok lehetséges szerepe a gének kifejeződésében

Egy új tanulmány szerint azonban az egerek érett petesejtjeiben és igen korai állapotban (beágyazódás előtt) lévő embrióiban a gének kifejeződését (expresszióját) részben azok a retrotranszpozonoknak nevezett DNS-szakaszok aktiválják, amelyek a szemét-DNS részét képezik. Az emberekben, egerekben, és a többi emlősben is több százezer kópiában jelenlévő retrotranszpozonoknak megvan az a képességük, hogy megsokszorozódva beillesszék magukat a genom különböző pontjaira, de eddig teljesen haszontalan, önmagukat önző módón másoló szekvenciáknak tekintették őket, amelyek - ha rossz helyen "landolnak" - működőképes géneket is tönkretehetnek.

Dr. Barbara B. Knowles és kollégái (a bar harbor-i Jackson laboratórium munkatársai) a Developmental Cell c. szaklap októberi számában azonban arról számolnak be, hogy a retrotranszpozonok egyes típusai kivételesen aktívak az egerek petesejtjeiben, mások pedig a korai embriókban aktiválódnak, és képesek egyes gének aktiválására. A kutatók tudomása szerint most először figyelték meg, hogy ezek az elemek képesek elindítani különböző gének egy időben történő, a fejlődés meghatározott szakaszában lezajló expresszióját.

Amennyiben az eredményt megerősítik, az egerek és az emberek (illetve valószínűleg a legtöbb emlősfaj) genetikai állományának több mint egyharmadáról kiderülhet, hogy mégiscsak van valamilyen funkciója, méghozzá a génexpresszió szabályozásában. Nem kizárt, hogy a retrotranszpozonok egy része egyfajta "tartalék starthelyként" szolgál a gének átírásához.

Ellentmondások a nem-kódoló szakaszok szerepével kapcsolatban

Egy másik, a Nature-ben megjelent cikk szerint viszont az egerek jól megvannak a "szemét-DNS"-ük nélkül is. Ebben a kísérletben azt tapasztalták, hogy azok az egerek, amelyek "szemét-DNS"-ének nagy része hiányzott, normálisan fejlődtek. Ez az eredmény ellentmondásban van azokkal az eredményekkel, amelyek szerint sikerült fényt deríteni a "szemét-DNS" funkciójára az embrionális fejlődésben. A retrotranszpozok egyébként csak egy részét teszik ki a nem-kódoló DNS szakaszoknak.

Edward Rubin kutatócsoportja (Lawrence Berkeley National Laboratory) azt találta, hogy ha kitörlik az egér-DNS nem-kódoló szakaszainak nagy részét, ez láthatóan nem befolyásolja az egerek fejlődését, élettartamát, illetve szaporodását. A kutatók olyan egereket hoztak létre, amelyek nem-kódoló DNS-szakaszaiból körülbelül egy millió bázispár hiányzott (ez a teljes genomnak körülbelül 1%-a). Ezek után az állatok szervei teljesen normálisnak tűntek és a gének aktivitásában sem fedeztek fel nagyobb változást. Ugyanezt kipróbálták úgy is, hogy három millió bázispár hiányzott, de ennek továbbra sem tudták semmilyen hatását kimutatni.

Barbara Knowles szerint azonban ez kísérlet nem bizonyítja azt, hogy a nem-kódoló szakaszoknak ne volna szerepe. "Nem tudhatjuk, nincsenek-e ezeknek az egereknek olyan fejlődési rendellenességeik, amelyeket nem teszteltünk" - mondja. David Haussler (University of California, Santa Cruz) szerint pedig a nem-kódoló szakaszok hatásai túlságosan szövevényesek ahhoz, hogy ezt tesztekkel ki lehessen mutatni. Azonkívül szerinte hiba lenne összehasonlítani a laboratóriumi körülmények között tartott egerek néhány generációjának túlélését a természetes körülmények között élő társaikéval. "A természetes szelekció egy jóval keményebb teszt" - tette hozzá.

Illyés András