Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Van sequentie naar functie

Sinds zo’n 10 jaar wordt er gewerkt aan een project om alle functies van het DNA in kaart te brengen. Dit project, ENCODE genaamd, is nu klaar en is twee dagen geleden op 5 september 2012 gepubliceerd. Het gaat om een dertigtal publicaties verspreid over drie verschillende tijdschriften waaronder Nature.
Misschien is men meer bekend met het Menselijke Genoom Project dat in 2003 voltooid werd en waarin de hele sequentie van ons DNA ontcijferd is. Wetenschappers verwachtten toen erg veel van de resultaten en hoopten meer te ontdekken over genen en bijbehorende functies en ziekten. Van dat laatste was nauwelijks sprake. Het ENCODE project daarentegen zou meer kunnen betekenen in die zin, maar men is dit keer erg voorzichtig zich daar over uit te laten.
Het project ENCODE dat staat voor Encyclopedie van DNA-elementen vormt een beschrijving en definitie van al deze elementen. Tot deze functionele elementen wordt een bijzonder grote hoeveelheid biochemische functies gerekend en het percentage van het genoom dat biochemisch ‘actief’ is blijkt volgens deze criteria wel 80% te bedragen, terwijl men voorheen slechts 1% van het genoom als ‘actief’ beschouwde. De rest werd beschouwd als junk DNA. Er wordt daarom binnen de wetenschap de laatste twee dagen nergens anders over gepraat en heen en weer geblogd.

Deze 1% van het genoom is het gedeelte dat voor eiwitten codeert. Men wist al sinds geruime tijd dat veel sequenties uit het zogenaamde junk-DNA (de resterende 99%) bepaalde functies hadden, vooral wat betreft de regulering van transcriptie. Dat het percentage functioneel DNA hoger zou uitvallen is dus niet verrassend. Maar dat het wel 80% blijkt te zijn is voor veel wetenschappers een enorm probleem. Of de definitie van functioneel DNA is niet correct of men moet het hele paradigma van junk-DNA herzien. Alsof dit nog niet genoeg was zou het volgens de auteurs nog best meer dan 80% kunnen zijn, want de gescreende celtypen zijn er 147 terwijl de mens er wel duizend heeft. In elk celtype zijn andere genen actief dus dat zou kunnen betekenen dat het naar de 100% gaat. Vooralsnog is er nog niet veel te horen uit de creationisten-hoek. Zij zouden graag zien dat elke base in het genoom een functie had, omdat dat zou aantonen dat het om goddelijk ingrijpen gaat of om Intelligent Design.

Een duidelijke weergave van alle functionele elementen in het genoom. Uit Nature.

Veel wetenschappers zijn bijzonder sceptisch ten aanzien van de functie van de verschillende elementen. In het bijzonder het feit dat alle transcripten tot functionele elementen gerekend worden, terwijl men weet dat veel RNA in de cel geen specifieke rol heeft en bijproducten zijn van knip- en plakwerk van RNA.
Er wordt momenteel voornamelijk gediscussieerd over wat de term ‘functioneel’ zou moeten inhouden. Ondanks al deze kritiek is het wel duidelijk dat er tot nu toe vele functies over het hoofd gezien zijn. Ewan Birney, de coördinator van de studie geeft aan dat 8% van het genoom actieve sites vormt waar DNA gebonden wordt door regulerende eiwitten. Samen met 1% van coderend DNA kom je uit op 9%. Aangezien de celtypen niet allemaal vertegenwoordigd zijn denkt hij dat alleen dit soort elementen rond de 19% kan vertegenwoordigen bij een complete screening van alle celtypen. Zou je dus alleen dit element als functioneel beschouwen, samen met de voor eiwit coderende DNA-elementen, dan kom je met 20% al een heel eind, ook al is het dan geen 80%. Het is duidelijk dat de hoeveelheid ‘functioneel DNA’ afhangt van wat je precies verstaat onder ‘biochemische activiteit.’ De figuur laat alle elementen in de cel zien die als functioneel beschouwd worden.

Er kan hier meer over gelezen worden:

Nature main article; Nature News and ViewsNatureblogEd YongEwan Birney

De discussie is voorlopig nog niet gesloten en dit bericht zal voortdurend geupdate worden.

Update: 7/9/2012: Soapbox Science

ENCODE details (The finch & pea of Mike White)

8/9/2012 Wikipedia is aangepast.

Kritiek van Larry Morgan op David Ropeik

11 Reacties op “Van sequentie naar functie

  1. harry pinxteren september 7, 2012 om 17:27

    marleen
    een van de onderzoekers zei dat hij verwachtte dat we hier de rest van de eeuw nog wel mee bezig zijn. Als ons genoom met elk onderzoek ingewikkelder blijkt dan we altijd gedacht hadden, kan dat heel goed kloppen. Je kunt dus ws nog even vooruit! ik volg, als je het niet erg vindt!

    • Marleen september 8, 2012 om 04:45

      Harry, is het niet heerlijk verwarrend allemaal. Als je erbij stilstaat dat met dit onderzoek alleen nog maar gekeken is naar hoeveel DNA functioneel is en nog niet eens naar wat de functies precies zijn behalve een grove onderverdeling in growth-factor binding sites e.d. Daar zijn ze (en wij) voorlopig wel zoet mee.
      Lees ook de link onderaan dit bericht ‘Soapbox Science van Daid Ropeik’.

  2. Aad Verbaast september 8, 2012 om 10:43

    Zonder nou precies de essentie te kunnen snappen, mag hier wel uit blijken dat er nog heel veel te ontdekken valt op dit gebied lijkt me. Wat weten we eigenlijk nog weinig!

    • Marleen september 8, 2012 om 12:26

      Aad, grofweg gaat het erom dat men dacht dat ons DNA voor 1% ‘nuttig’ was. Het overblijvende deel bestond voornl. uit resten van allerlei virussen die tijdens het proces van evolutie meegelift zijn en zich nu als ‘onnuttig’ DNA (junk DNA) in ons genoom bevinden. Dit was tot nu toe de visie.
      Nu blijkt naar aanleiding van deze uitgebreide studie dat wel 80% nuttig is en dat is op zich verbijsterend. Dat zegt ook veel over hoe er tegen de evolutie van ons genoom aangekeken dient te worden. Om junk DNA te kunnen verklaren moest men uitgaan van ‘genetic drift’ als mechanisme van evolutie. Nu blijkt dat het grootste deel van ons DNA nuttig is betekent dit dat er toch sprake geweest zou kunnen zijn van (negatieve) natuurlijke selectie. Dat betekent dat er aan de basis van onze evolutie toch meer natuurlijke selectie staat dan tot nu toe aangenomen werd.
      Sommige auteurs hebben het over paradigm-shift en het herschrijven van de tekstboeken (zie link naar Soapbox Science).

  3. gert korthof september 8, 2012 om 15:16

    Marleen, goed onderwerp!
    1. Het is onzin dat wetenschappers nu pas ontdekken dat junk-DNA geen junk bevat. Dat is al een decennium aan de gang. (kun je o.a. ook op pandas thumb lezen)
    2. Wat ik interessant vindt: als er inderdaad 80% van ons dna op een bepaalde manier functioneel is in bepaalde celtypes op bepaalde tijdstippen, dan heeft dat grote gevolgen voor de potentiële schadelijkheid van mutaties. Immers tot nu toe ging men er van uit dat dat de meerderheid van random mutaties de grootste kans hadden om in dat junk gedeelte terecht te komen (omdat junk dna het grootste was), en dus geen schade aan zou richten. Maar nu is de kans groot dat een willekeurige mutatie een functioneel deel van ons dna zal wijzigen, nl 80%. Stukken in de handboeken over de mate waarin ons genoom mutaties kan absorberen zullen herschreven moeten worden…

  4. Marleen september 8, 2012 om 17:18

    Gert, helemaal eens met punt 1. Iets in die trant staat ook in de derde alinea van dit bericht.
    Wat betreft punt 2 blijft het nog voor velen de vraag hoeveel DNA nu werkelijk als actief of functioneel beschouwd mag worden. Worden alle RNA’s als transcripten beschouwd ? Dat zou een hele brede definitie van functionaliteit opleveren. Niet alle transcripten hebben werkelijk een functie of alleen na editing. Het zou dus kunnen zijn dat veel RNA’s (transcripten) best mutaties kunnen verdragen. Maar goed, dat blijft speculeren.
    Misschien komt daar de komende dagen meer duidelijkheid over.

  5. Pingback:Junk DNA, uien en creationisten - Gevormd uit Sterrenstof

  6. Pingback:Een rol voor junk DNA « Op zoek naar de klepel

  7. Pingback:Hype in de media en blogsfeer « Op zoek naar de klepel

  8. Pingback:Junk DNA en de uientest « Op zoek naar de klepel

  9. Pingback:Terugkeer van junk DNA | Op zoek naar de klepel

Praat mee en laat hier uw reactie achter

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più

Microplastics

INTERREG MICRO PROJECT

Scientia Salon

Philosophy, Science, and all interesting things in between

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Vita da simbionte

perché collaborare è talvolta meglio che combattere

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

The Public House for Science...

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

the aphid room

All about aphids... not simply bugs|

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers op de volgende wijze: