"Szívbetegség esélye: 99 százalék. Korai elhalálozás. Várható életkor: 30,2 év" Vincent halálának oka és ideje már születésekor ismert volt. Gyenge génállománya miatt a takarítói volt a legjobb munka, amiben reménykedhetett, pedig ő űrhajós akart lenni.

Így kezdődik a Gattaca című film, ami azt a jövőt mutatja be, amelyben az egyén képességeit a génjei alapján határozzák meg. A Gattaca 1997-ben, az Emberi Genom Projekt (HGP) kellős közepén került a filmvásznakra, cselekménye pedig hűen tükrözi azt, amiben akkor sokan hittek: hamarosan mindent képesek leszünk megjósolni az emberekről a génjeik alapján. "Bennünk élet ez a hit, hogy rengeteg dolgot meg tudnánk válaszolni pusztán a gének és génváltozatok tanulmányozásával" - mondta Tim Spector, a University College London genetikusa, aki maga is érdekelt volt a projektben.

Ez a remény ma minden eddiginél távolabbinak tűnik. Miután sikerült szekvenálni a genomot, egy újabb nagy tervezetet indítottak el, ami megpróbálta megállapítani, hogy mit csinálnak a genom adott darabkái. Az eredmény, ami a héten látott napvilágot, azt bizonyítja, hogy génállományunk sokkal összetettebb és rejtélyesebb annál, amit egy évtizeddel ezelőtt a biológusok akárcsak elképzelni mertek.

Az 1960-as években egy csodálatosan egyszerű képet vázoltak fel. DNS-ünk a fehérjék receptjeiből tevődik össze, a kettős hélix pedig kicsomagolható úgy, hogy lehetővé tegye a receptek RNS másolatainak a létrehozását és elküldését a sejtek proteingyáraiba. Az 1970-es években azonban egyértelművé vált, hogy DNS-ünknek csak egy egészen kis része kódol fehérjéket, amit most már számszerűsíteni is tudunk, írjuk tehát le: ez a rész mindössze 1,2 százalék. Mi újság a többivel? Egyesek szerint, ha már létezik, akkor valamit csak kell, hogy csináljon a fennmaradó rész is, mások szerint viszont szinte teljes egészében hulladék. "Genomikus DNS-ünk legalább 90 százalékban 'hulladék', vagy 'szemét'" - írta 1972-ben Susumu Ohno genetikus.

Ohno is tudta azonban, hogy a nemkódoló DNS egy része fontos szerepet tölt be. Például a gének RNS másolatait előállító folyamat - a transzkripció, vagy átírás - fehérjehalmazokat kapcsol adott szekvenciákhoz a gének közelében. Ezek a proteinek, az úgynevezett transzkripciós faktorok, kontrollálják a gének tevékenységét a transzkripció gyorsításával vagy éppen blokkolásával. A szekvenciák, amikhez kötődnek, szabályzó DNS-ként, vagy genetikai kapcsolóként ismertek.

Mennyi DNS működik tehát kapcsolóként, vagy rendelkezik valamilyen egyéb funkcióval? Hogy átfogó képet kapjunk a genom részeinek funkcióiról, 2003-ban elindították a DNS Elemek Enciklopédiája elnevezésű projektet, röviden az ENCODE-t. Ez világszerte számos kutatócsoport munkáját foglalja magába, melyek különböző technikákkal dolgoznak. Előzetes eredményeiket, ami mindössze a genom 1 százalékát vizsgálta, 2007-ben publikálták, az elmúlt héten azonban napvilágot láttak az egész genomra vetített eredmények, amit több mint 30 tanulmányban publikáltak a prominens szaklapokban.

Több más mellett az ENCODE a génaktivitást kontrolláló kapcsolókat kereste. A kutatók ennek érdekében vették az ismert transzkripciós faktorokat és megnézték, melyik DNS darabhoz kötődnek ezek a fehérjék. Eddig 4 millió helyet találtak, ami 8,5 százalékát fedi le a genomnak. Ez jóval több, mint amire számítottak, és könnyen elképzelhető, hogy még így is durván alábecsüli a valós számot, mivel az ENCODE nem minden sejttípust, vagy minden ismert transzkripciós fatort vizsgált meg. "Ha extrapoláljuk, akkor elérheti a 18 vagy 19 százalékot is" - mondta Ewan Birney, az angliai Cambridge-ben működő Európai Bioinformatikai Intézet munkatársa, az ENCODE adatelemzését koordináló tudós. "Sokkal több génkapcsolót látunk, mint amire számítottunk, és a genom szinte minden részén találunk kapcsolókat"

Viszont az eredmények önmagukban még nem bizonyítják, hogy ezek a kapcsolók bármilyen hasznos feladatot ellátnának. Nagyon könnyen elképzelhető, hogy sokuk egykor betölthetett valamilyen szerepet, mára azonban már nincs funkciója. A másik nagy meglepetés, hogy ezek a szabályzó területek rendkívüli mértékben szét vannak szórva a genomban, sokuk a gének közötti hosszú területek közepén helyezkedik el, melyekre meddő pusztaságként tekintünk. A genom több mint 95 százaléka fekszik valamelyik szabályzófehérjével kölcsönható DNS-terület közvetlen közelében. "Ez azt jelenti, hogy szinte a teljes génállomány csinál valamit, vagyis ha megváltoztatjuk, akkor valamilyen hatást gyakorlunk valahol valamire" - mondta Birney.

A kapcsolók működési módjáról is kiderülni látszik, hogy sokkal bonyolultabb, mint gondoltuk. Az egyik ENCODE tanulmány felfedezte, hogy a különálló kapcsolók sok génnel állnak kölcsönhatásban, sőt a legtöbb gént egy időben számos kapcsoló befolyásolja. "Szinte minden megvizsgált gén fizikailag érintkezik a DNS más részeivel, és sosem csak eggyel. Öt, nyolc, tíz hellyel is akár, és minden terület rendelkezik RNS-ekkel, proteinekkel és hisztonokkal" - mondta a tanulmányt közzétevő csapat tagja, Job Dekker a Massachusetts Orvosi Egyetem kutatója.

Ez segíthet megmagyarázni a biológia egyik legnagyobb rejtélyét, a "hiányzó öröklődést". Tudjuk, hogy egyéni jellemvonásainkat és betegségeinket főként örökölt genetikánk határozza meg, az eddig talált genetikai variánsok azonban az öröklődésnek csak egy kis százalékáért felelnek. A feltételezések szerint ezek a génvariánsok elszigeteltségben működnek, ezért hatásai összeadódnak: ha van egy variáns, ami megnövel egy kockázatot, mondjuk a szívbetegségét 5 százalékkal, illetve van egy másik, ami ugyancsak emeli, ez azonban 10 százalékkal, akkor az összes kockázat 15 százalék. Dekker felfedezése azonban azt sugallja, hogy egyes variánsok hatásai képesek hatványozódni: önmagukban kicsi a hatásuk, ha azonban van több variáns is, az jelentősen emelhet egy kockázatot.

"Szilárdan hiszem, hogy a hiányzó öröklődés nagy része a gének, a nemkódoló variánsok és környezeti tényezők közötti komplex kölcsönhatásoknak tudható be" - mondta Jason Moore, a New Hampshire-i Geisel Orvosi Egyetem tanára.

Tehát a genomnak akár 20 százalékát is elérhetik a működő vagy nem működő génkapcsolók. Lássuk a fennmaradó 80 százalékot. Az ENCODE megpróbálja ezeket is a helyükre tenni azáltal, hogy feltérképezi a genom azon arányát, ami részt vesz valamilyen biokémiai eseményben, melyből következtethetünk napi használatának rendszerességére. Az eredmények szerint a genom megközelítőleg 80 százaléka aktív, nagy része RNS-ekbe íródik át. Ezek az RNS-ek nem szállítanak proteinek előállításához alkalmas kódokat. Akkor vajon mire valók?

Tudjuk, hogy viszonylag sok különböző funkcionális RNS típus létezik, sokuk részt vesz a géntevékenység szabályzásában, ilyen például a mikroRNS. Mi több, egyes nemkódoló RNS-ekről kiderült, hogy más nem várt feladatokat látnak el. "Úgy is dolgozhatnak, mint a taxisofőrök, proteineket szállítva génállomány-szerte, ugyanakkor össze is köthetik a genom egyik részét egy másikkal, hídként viselkedve" - mondta Kevin Morris, a kaliforniai Scripps Kutató Intézet szakértője, kiemelve, hogy megint más RNS-ek képesek csökkenteni a fehérjetermelést, azáltal hogy kódoló RNS-eket szívnak magukba.

Forrás: sg.hu