Functionaliteit van DNA veel complexer dan gedacht

Het idee dat DNA bestaat uit drie procent functionele genen en 97 procent ‘junk’ kan nu definitief de prullenmand in. Het lijkt er op dat meer dan de helft van alle basenparen een functie heeft, al mag Joost voorlopig weten welke. Dat valt af te leiden uit de resultaten van het ENCODE-pilotproject, die deze week zijn gepubliceerd in Nature en in Genome Research.

ENCODE staat voor ENCyclopedia Of DNA Elements. Het is een consortium, voornamelijk betaald door het National Human Genome Research Institute in de VS, dat tot doel heeft om alle biologisch functionele elementen van het menselijk genoom in kaart te brengen met behulp van alle analysetechnieken en rekenmethoden die je bedenken kunt. Dat is een enorme klus. Het pilotproject bestreek 44 stukjes chromosoom die samen één procent van het genoom vertegenwoordigen, en daar zijn 308 onderzoekers uit tien landen vier jaar mee bezig geweest.

De resultaten laten het ‘mechanistische’ beeld van genetische expressie, van opengeritst DNA via RNA naar eiwit, grotendeels overeind. Maar het verhaal is oneindig veel complexer. Buiten de genen blijken nog veel meer tot nu toe onbekende sequenties in het DNA te zitten, die de transcriptie naar RNA in gang zetten. Dat RNA levert geen eiwitten op en in de meeste gevallen is het een raadsel wat het dan wél doet.

Een meerderheid van de basenparen is op deze manier betrokken bij de vorming van minstens één RNA-sequentie. Vaak blijken die codes elkaar ook nog te overlappen, waarbij volmaakt onduidelijk is hoe het kan dat start- en stopcodes de ene keer wel werken en de andere keer niet.

Bovendien blijkt uit vergelijking met het DNA van andere zoogdieren dat stukken code, die nu ineens een regulerende functie blijken te hebben, er lustig op los zijn geëvolueerd. Tot nu toe werd altijd gedacht dat belangrijke DNA-fragmenten nauwelijks kónden evolueren omdat het resultaat niet levensvatbaar zou zijn. Er wordt nu al geopperd dat deze fragmenten wellicht een ‘pool’ van functionaliteit vormen voor het geval dát.

Met andere woorden: we hebben er in ons begrip van DNA tot nu toe behoorlijk naast gezeten.

In een commentaar in Nature verwijt John Greally (Albert Einstein College of Medicine, New York), de genen dat ze tot nu toe alle publiciteit naar zichzelf hebben toegetrokken. “Ze zijn er zelfs in geslaagd om de hele DNA-sequentie ‘het genoom’ te laten noemen, alsof de functie van de genen alles is wat je van het DNA in een cel hoeft te weten. Op het moment dat bleek dat ze maar zo’n klein percentage van het DNA uitmaken, hadden we kunnen raden dat dit gewoon prima donna-gedrag van een stelletje narcistische genen was.”

bron: Nature, EMBL, BBC News