QUẢNG CÁO

Vùng 'Vật chất tối' bí ẩn trong bộ gen người ảnh hưởng đến sức khỏe của chúng ta như thế nào?

Dự án Bộ gen người tiết lộ rằng ~ 1-2% bộ gen của chúng ta tạo ra các protein chức năng trong khi vai trò của 98-99% còn lại vẫn còn bí ẩn. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng khám phá những bí ẩn xung quanh vấn đề tương tự và bài báo này đưa ra ánh sáng cho chúng ta hiểu biết về vai trò và tác động của nó đối với sức khỏe và bệnh tật của con người.

Kể từ khi Dự án Bộ gen người (HGP) hoàn thành vào tháng 2003 năm XNUMX1, người ta cho rằng bằng cách biết được toàn bộ trình tự bộ gen người bao gồm 3 tỷ cặp bazơ hay 'cặp chữ cái', bộ gen sẽ là một cuốn sách mở sử dụng để các nhà nghiên cứu có thể chỉ ra chính xác cách một sinh vật phức tạp như con người. là những công trình mà cuối cùng sẽ dẫn đến việc tìm ra khuynh hướng của chúng ta đối với các loại bệnh khác nhau, nâng cao hiểu biết của chúng ta về lý do tại sao bệnh tật xảy ra và tìm cách chữa trị chúng. Tuy nhiên, tình hình trở nên rất khó hiểu khi các nhà khoa học chỉ có thể giải mã một phần của nó (chỉ ~ 1-2%) tạo ra các protein chức năng quyết định sự tồn tại kiểu hình của chúng ta. Vai trò của 1-2% DNA trong việc tạo ra các protein chức năng tuân theo tín điều trung tâm của sinh học phân tử quy định rằng DNA được sao chép đầu tiên để tạo ra RNA, đặc biệt là mRNA bằng một quá trình được gọi là phiên mã, tiếp theo là sản xuất protein bởi mRNA bằng cách dịch mã. Theo ngôn ngữ của nhà sinh học phân tử, 1-2% bộ gen của con người mã hóa cho các protein chức năng. 98-99% còn lại được gọi là 'DNA rác' hoặc 'vật chất tối' không tạo ra bất kỳ protein chức năng nào nêu trên và được mang theo như một 'hành trang' mỗi khi con người được sinh ra. Để hiểu được vai trò của 98-99% bộ gen còn lại, dự án ENCODE (ENCyclopedia Of DNA Elements)2 được đưa ra vào tháng 2003 năm XNUMX bởi Viện Nghiên cứu Bộ gen Người Quốc gia (NHGRI).

Các phát hiện của dự án ENCODE đã tiết lộ rằng phần lớn vật chất tối '' bao gồm các chuỗi DNA không mã hóa có chức năng như các yếu tố điều hòa thiết yếu bằng cách bật và tắt các gen trong các loại tế bào khác nhau và tại các thời điểm khác nhau. Các hoạt động không gian và thời gian của các trình tự điều hòa này vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng, vì một số trong số này (các yếu tố điều tiết) nằm rất xa gen mà chúng hoạt động trong khi trong những trường hợp khác, chúng có thể gần nhau.

Thành phần của một số vùng trong bộ gen người đã được biết đến ngay cả trước khi Dự án bộ gen người được khởi động trong đó ~ 8% bộ gen người có nguồn gốc từ các bộ gen virut được nhúng trong DNA của chúng ta dưới dạng các retrovirus nội sinh của con người (HERV)3. Những HERV này có liên quan đến việc cung cấp khả năng miễn dịch bẩm sinh cho con người bằng cách hoạt động như các yếu tố điều hòa các gen kiểm soát chức năng miễn dịch. Ý nghĩa chức năng của 8% này đã được chứng thực bởi các phát hiện của dự án ENCODE cho rằng phần lớn 'vật chất tối hoạt động như các yếu tố điều tiết.

Ngoài các phát hiện của dự án ENCODE, một lượng lớn dữ liệu nghiên cứu có sẵn từ hai thập kỷ qua cho thấy vai trò điều tiết và phát triển hợp lý đối với 'vật chất tối'. Sử dụng các nghiên cứu liên kết toàn bộ bộ gen (GWAS), người ta đã xác định được rằng phần lớn các vùng không mã hóa của DNA có liên quan đến các bệnh và tính trạng phổ biến4 và các biến thể trong các vùng này có chức năng điều chỉnh sự khởi phát và mức độ nghiêm trọng của một số lượng lớn các bệnh phức tạp như ung thư, bệnh tim, rối loạn não, béo phì, trong số nhiều bệnh khác5,6. Các nghiên cứu của GWAS cũng đã tiết lộ rằng phần lớn các trình tự DNA không mã hóa này trong bộ gen được phiên mã (được chuyển đổi thành RNA từ DNA nhưng không được dịch mã) thành RNA không mã hóa và sự xáo trộn quy định của chúng dẫn đến các bệnh khác nhau gây ra các tác động.7. Điều này cho thấy khả năng của các RNA không mã hóa đóng vai trò điều tiết trong sự phát triển của bệnh8.

Hơn nữa, một số vật chất tối vẫn ở dạng DNA không mã hóa và hoạt động theo cách điều hòa như chất tăng cường. Như từ gợi ý, những chất tăng cường này hoạt động bằng cách tăng cường (tăng) sự biểu hiện của một số protein trong tế bào. Điều này đã được chỉ ra trong một nghiên cứu gần đây, nơi tác động tăng cường của vùng không mã hóa DNA khiến bệnh nhân dễ mắc các bệnh tự miễn dịch và dị ứng phức tạp như bệnh viêm ruột.9,10, từ đó dẫn đến việc xác định một mục tiêu điều trị tiềm năng mới để điều trị các bệnh viêm nhiễm. Các chất tăng cường trong 'vật chất tối' cũng có liên quan đến sự phát triển của não khi các nghiên cứu trên chuột đã chỉ ra rằng việc xóa bỏ các vùng này dẫn đến những bất thường trong phát triển não.11,12. Những nghiên cứu này có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các bệnh thần kinh phức tạp như Alzheimer và Parkinson. 'Vật chất tối' cũng được chứng minh là có vai trò trong sự phát triển của bệnh ung thư máu13 chẳng hạn như bệnh bạch cầu dòng tủy mãn tính (CML) và bệnh bạch cầu dòng lympho mãn tính (CLL).

Do đó, 'vật chất tối' đại diện cho một phần quan trọng của bộ gen người so với nhận thức trước đây và có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người bằng cách đóng một vai trò điều tiết trong sự phát triển và khởi phát các bệnh ở người như đã mô tả ở trên.

Điều đó có nghĩa là toàn bộ 'vật chất tối' được phiên mã thành các RNA không mã hóa hoặc đóng vai trò tăng cường như DNA không mã hóa bằng cách hoạt động như các yếu tố điều chỉnh liên quan đến khuynh hướng, khởi phát và các biến thể của các bệnh khác nhau gây ra cho con người? Các nghiên cứu được thực hiện cho đến nay cho thấy một ưu thế mạnh mẽ cho những nghiên cứu tương tự và nhiều nghiên cứu hơn nữa trong những năm tới sẽ giúp chúng ta xác định chính xác chức năng của toàn bộ 'vật chất tối', điều này sẽ dẫn đến việc xác định các mục tiêu mới với hy vọng tìm ra phương pháp chữa trị bệnh suy nhược gây ra cho loài người.

***

Tài liệu tham khảo:

1. “Hoàn thành dự án bộ gen người: Các câu hỏi thường gặp”. Viện nghiên cứu bộ gen người quốc gia (NHGRI). Có sẵn trực tuyến tại https://www.genome.gov/human-genome-project/Completion-FAQ Truy cập ngày 17 tháng 2020 năm XNUMX.

2. Smith D., 2017. 98% bí ẩn: Các nhà khoa học tìm cách chiếu ánh sáng vào 'bộ gen bóng tối'. Có sẵn trực tuyến tại https://phys.org/news/2017-02-mysterious-scientists-dark-genome.html Truy cập ngày 17 tháng 2020 năm XNUMX.

3. Soni R., 2020. Con người và Vi rút: Lược sử Sơ lược về Mối quan hệ Phức tạp của Chúng và Những Ngụ ý đối với COVID-19. Khoa học Châu Âu Đăng ngày 08 tháng 2020 năm XNUMX. Có sẵn trực tuyến tại http://scientificeuropean.co.uk/humans-and-viruses-a-brief-history-of-their-complex-relationship-and-implications-for-COVID-19 Truy cập ngày 18 tháng 2020 năm XNUMX.

4. Maurano MT, Humbert R, Rynes E, và cộng sự. Bản địa hóa có hệ thống của sự biến đổi liên quan đến bệnh thông thường trong DNA điều hòa. Khoa học. 2012 Ngày 7 tháng 337; 6099 (1190): 5-XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1222794

5. Danh mục các nghiên cứu về Hiệp hội toàn bộ bộ gen đã được xuất bản. http://www.genome.gov/gwastudies.

6. Hindorff LA, Sethupathy P, et al 2009. Tác động tiềm ẩn về căn nguyên và chức năng của các locus liên kết trên toàn bộ bộ gen đối với các bệnh và tính trạng ở người. Proc Natl Acad Sci US A. 2009, 106: 9362-9367. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0903103106

7. St. Laurent G, Vyatkin Y, và Kapranov P. RNA vật chất tối làm sáng tỏ câu đố của các nghiên cứu liên kết toàn bộ bộ gen. BMC Med 12, 97 (2014). DOI: https://doi.org/10.1186/1741-7015-12-97

8. Martin L, Chang HY. Khám phá vai trò của "vật chất tối" trong bộ gen đối với bệnh tật ở người. J Clin Đầu tư. Năm 2012;122 (5): 1589-1595. https://doi.org/10.1172/JCI60020

9. Viện Babraham 2020. Khám phá cách các vùng 'vật chất tối' của bộ gen ảnh hưởng đến các bệnh viêm nhiễm. Đăng ngày 13 tháng 2020 năm XNUMX. Có sẵn trực tuyến tại https://www.babraham.ac.uk/news/2020/05/uncovering-how-dark-matter-regions-genome-affect-inflammatory-diseases Truy cập ngày 14 tháng 2020 năm XNUMX.

10. Nasrallah, R., Imianowski, CJ, Bossini-Castillo, L. và cộng sự. 2020. Một chất tăng cường xa vùng có nguy cơ 11q13.5 thúc đẩy sự ức chế bệnh viêm đại tràng bởi các tế bào Treg. Tự nhiên (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2296-7

11. Dickel, DE và cộng sự. 2018. Cần có các chất tăng cường cực kỳ bảo tồn để phát triển bình thường. Ô 172, Số 3, P491-499.E15, ngày 25 tháng 2018 năm XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.12.017

12. DNA 'vật chất tối' ảnh hưởng đến DOI phát triển não: https://doi.org/10.1038/d41586-018-00920-x

13. Các vấn đề về vật chất tối: Phân biệt các bệnh ung thư máu tinh vi bằng cách sử dụng DOI DNA tối nhất: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007332

***

Rajeev Soni
Rajeev Sonihttps://www.RajeevSoni.org/
Tiến sĩ Rajeev Soni (ORCID ID: 0000-0001-7126-5864) có bằng Tiến sĩ. bằng Công nghệ sinh học của Đại học Cambridge, Vương quốc Anh và có 25 năm kinh nghiệm làm việc trên toàn cầu tại nhiều viện và công ty đa quốc gia như Viện Nghiên cứu Scripps, Novartis, Novozymes, Ranbaxy, Biocon, Biomerieux và là điều tra viên chính của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ trong khám phá thuốc, chẩn đoán phân tử, biểu hiện protein, sản xuất sinh học và phát triển kinh doanh.

Theo dõi bản tin của chúng tôi

Để được cập nhật tất cả các tin tức mới nhất, ưu đãi và thông báo đặc biệt.

Hầu hết các bài viết được ưa thích

Cách các nhà đổi mới có thể giúp cải thiện tình trạng khóa do COVID-19

Để dỡ bỏ khóa nhanh hơn, các nhà đổi mới hoặc doanh nhân ...

Động vật không sinh sản sinh sản “đồng trinh” nhờ kỹ thuật di truyền  

Sinh sản đơn tính là sinh sản vô tính trong đó sự đóng góp di truyền từ...
- Quảng cáo -
94,555Người hâm mộNhư
47,688Người theo dõiTheo
1,772Người theo dõiTheo
30Thuê baoTheo dõi