A géneket nem kódoló DNS rejtélye

A különféle állatfajok genetikai állományának összehasonlításával számos olyan DNS-szakaszt azonosítottak a kutatók, amelyek minden fajban jelen vannak és nagyon hasonló a szekvenciájuk, azaz az őket felépítő bázisok sorrendje (szakkifejezéssel igen konzerváltak). Ezeknek a szakaszoknak a többsége azonban nem a kódoló régiókban helyezkedik el, vagyis nem a gének részét képezi. Innen kapták a nevüket is: konzervált nem-génikus szekvenciák, röviden CNG-k. Van-e, és ha igen, akkor mi lehet a szerepe ezeknek a szakaszoknak? Miért maradtak változatlanok az evolúció hosszú évmilliói során?

Az egyre szaporodó genomszekvenciák, azaz a különböző fajok genetikai információnak a leírása hasznos adatokat nyújt a géneket nem kódoló szakaszok evolúciós jelentőségének, szerepének megértésében is. Dr. Stylianos Antonarakis humángenetika professzor és svájci kutatócsoportja a 21-es emberi kromoszómán és az annak megfelelő egérkromoszómákon vizsgálta a CNG-k hosszúságát és hasonlóságuk mértékét, illetve azt, hogy mely génektől milyen távolságra vannak a kromoszómákon belül ezek a szakaszok. Eredményeikről az Európai Biokémiai Társaság nyári budapesti kongresszusán számoltak be.

Antonarakis kutatócsoportja először közel 3500 konzervált szakaszt azonosított az ember 21. kromoszómáján és az ennek megfelelő egérkromoszómákon. Ezután ezek közel egyharmadáról kiderült, hogy valamilyen génen helyezkedik el. A többi konzervált régiót viszont nem tudták semmilyen génhez kötni. Kiderült az is, hogy a szóban forgó DNS-szakaszok nemcsak hogy fehérjéket, de ún. mikro-RNS-eket sem kódolnak. Tehát meg kell őket különböztetni azoktól a mikro-RNS-eket kódoló régióktól, amelyeknek fontos szerepe lehet a génszabályozás egyik fontos folyamatában, a közelmúltban nagy figyelmet kapott RNS-interferenciában (részletesen lásd korábbi összeállításunkban).

Orvostudományi szempontból is fontos jelentősége lehet ezeknek a vizsgálatoknak. Amikor egy-egy genetikai hátterű betegségért, elváltozásért felelős mutációt keresnek a kutatók, akkor főként a génekre és azok közvetlen szabályozó-elemeire összpontosítanak. Az utóbbi időszak eredményei szerint azonban a géneket nem tartalmazó régiók szerepe sem elhanyagolható a betegségek kialakításában: az ilyen régiókban bekövetkező mutációk is okozhatnak betegségeket, genetikai rendellenességeket vagy hajlamosíthatnak valamilyen betegségre. Ezt figyelték meg a kézen lévő hatodik ujj vagy extra ujjpercek (polidaktília) esetében is. Az elváltozásért felelős Shh jelzésű gén (Sonic hedgehog) rendellenes működését egy egymillió (!) bázispárral messzebb lévő, tehát meglehetősen távoli szakaszban bekövetkező mutációk okozzák. A polidaktília esetében azt is megállapították, hogy nem egyetlen mutáció okozza a rendellenességet, hanem egy viszonylag rövid, de erősen konzervált régióban bekövetkező különféle mutációknak lehet ilyen hatása. A kutatók feltételezik, hogy a jövőben számos genetikai rendellenesség kialakulásában a távoli szabályozó elemek szerepére derülhet fény.

A CNG-ket számos emlősfajban kimutatták már, és felépítésük szinte teljesen azonos. Tehát evolúciós szempontból igen fontosak lehetnek, ha több mint 120 millió éven keresztül nem változtak. Az evolúciós hasonlóság mintázata - a CNG-k hossza, az esetleges eltérések helyzete - lehetővé teszi, hogy biztosan el lehessen különíteni őket mind az RNS-eket kódoló, de a fehérjeképződésben részt nem vevő DNS-szakaszoktól, mind pedig a fehérjék képződéséért felelős ún. kódoló régióktól. A vizsgálatok alapján a CNG-k a genetikai állomány mintegy 1-3 százalékát teszik ki az emberben.

Antonarakis és munkatársai azt is megállapították, hogy nem számít a CNG-k génektől való távolsága a bázissorrend konzerváltsága szempontjából. Az, hogy az egyes CNG-k hogyan és hányan rendeződnek csoportokba, szintén nincs összefüggésben a génektől való távolsággal.

Mindebből az következik, hogy a már korábban leírt szabályozó elemektől eltérően a CNG-k valószínűleg sokkal általánosabb szabályozó szerepet töltenek be - azaz nem egy-egy gén szabályozásában vesznek részt, hanem sokkal globálisabban, a genom egészének a működésében és szabályozásában játszhatnak szerepet. Valószínűleg a kromoszómák működéséhez szükséges szerkezet fenntartásában vesznek részt, és a távoli kromoszóma-régiók közötti kapcsolat biztosításában is közreműködnek. Pontos szerepüket azonban egyelőre nem ismerjük, ezért elképzelhető, hogy olyan feladatokat is ellátnak, amelyekre ma még nem is gondolnak a kutatók.

Stylianos E. Antonarakis a 21-es kromoszómához kapcsolódó rendellenességek, betegségek szakértője. Kutatási területe az emberi genom komplex működésének elemzése, a 21-es kromoszómához kapcsolódó rendellenességek molekuláris mechanizmusának megértése, továbbá az ehhez kapcsolódó betegségek diagnózisa és a megelőzés kérdésköre.

Bodrogi Lilla