ADN necodificator

În biologia moleculară este definit ca ADN necodificator ( ADN necodificator) fiecare secvență de ADN dintr-un genom care nu duce la informații despre proteine, atunci care nu va fi tradusă.

Aceste secvențe au diverse funcții (de exemplu, sunt transcrise în ARNr, ARNt etc.). În trecut, ignorând funcția, a fost identificat ca ADN junk (ADN junk).

De ce ADN junk ?

Compoziția genomului uman (date preluate de la Venter, 2001 ).

Aproximativ 98,5% din genomul uman este compus din secvențe necodificate. Această porțiune include în primul rând regiunile intronice (aproximativ 26% din întregul genom) și cele plasate ca separare între genele adiacente: aceste două tipuri de secvențe derivă probabil din artefacte evolutive și nu par să aibă niciun fel de utilitate astăzi.

Rămâne adevărat că îndepărtarea intronilor unei gene produce nefuncționarea transcriptului exact ca și cum ar fi o regiune de codificare care trebuie eliminată. Un experiment de acest tip a fost efectuat la o specie de plantă : deteriorarea unei regiuni intronice a produs o schimbare notabilă în structura frunzei, datorită transcrierii și traducerii incorecte a proteinelor sale structurale.

Chiar și considerând intronii ca fiind aferenți ADN-ului codificator, totuși, procentul de ADN care pare să nu fie utilizat rămâne foarte mare (în jur de 72,5%). În interior, o parte preponderentă este alcătuită din elemente repetate (sau ADN repetitiv ), lipsite de funcții, adesea folosite de geneticieni pentru a efectua analize filogenetice. Fracțiunea rămasă este aceea care în trecut a fost eliminată drept ADN nedorit , deoarece nu are o funcție cunoscută și imposibil de clasificat în vreun fel.

Cu toate acestea, este foarte probabil ca tot acest ADN necodificat să joace un rol ^{[ fără sursă ]} . Acest lucru ar explica preponderența sa în genom. Unele secvențe care nu codifică , de fapt, au o conservare foarte mare în rândul numeroaselor specii, unele filogenetic foarte îndepărtate. De fapt, experimente recente au arătat că ADN-ul necodificator ar putea avea funcții diferite, foarte diferite de transcrierea și traducerea simple.

Trebuie remarcat faptul că dimensiunea genomului și, prin urmare, și cantitatea de porțiuni necodificate, sunt puțin corelate cu complexitatea organismului: genomul Amoeba dubia , o amibă unicelulară, are mai mult de 200 de ori cantitatea de ADN detectat în genomul uman; Fugu rubripes , cunoscut sub numele de pufferfish , pe de altă parte, are aproximativ o zecime din genomul uman, în ciuda faptului că are un număr comparabil de gene. Principala diferență între oameni și puffere, pe de altă parte, pare a fi cantitatea de secvențe necodificate. Această enigmă, cunoscută sub numele de paradoxul valorii C sau, mai corect, puzzle-ul valorii C ( valoarea C se referă la cantitatea de ADN conținut în nucleul unei celule haploide ), nu a fost încă rezolvată.

Ipoteza asupra originii și funcției

Există numeroase ipoteze cu privire la originea și persistența în genomul unor regiuni mari necodificate. Niciunul dintre aceștia nu a reușit să convingă total comunitatea științifică. Cu toate acestea, este posibil ca fiecare ipoteză să fie parțial corectă și că întregul ADN necodificator prezent în genom provine în numeroase moduri diferite, dintre care unele sunt descrise cu precizie de următoarele teorii.

Aceste regiuni ar putea fi rămășițe de pseudogene , care în cursul evoluției și-ar fi pierdut funcția, datorită și unei posibile fragmentări a secvenței de codificare.
S-a arătat că 8% din ADN necodificator provine din retrotranspoziții HERV ( RetroVirus uman endogen ^{[ fără sursă ]} ), dar se presupune că acest procent ar putea fi modificat la aproape 25% din genomul uman.
ADN necodificator poate avea o funcție de protecție împotriva regiunilor de codificare. Deoarece ADN-ul este expus continuu la daune aleatorii de către agenți externi, de fapt, un procent atât de mare de ADN necodificator ne permite să credem că regiunile care sunt statistic mai deteriorate sunt de fapt necodificatoare.
ADN necodificator ar putea fi, de asemenea, un fel de rezervă de secvențe care nu sunt codificate în prezent, dar din care ar putea ieși unele gene care ar putea conferi un avantaj organismului. Din acest punct de vedere, prin urmare, aceste regiuni ar constitui adevărata bază genetică a evoluției.
O parte din ADN necodificator este considerat a fi, mai simplu, un element distanțier între gene. În acest fel, enzimele care au relații cu materialul genetic ar avea posibilitatea de a complexa ADN-ul mai ușor. ADN-ul necodificator ar putea avea astfel o funcție fundamentală, în ciuda faptului că este compus dintr-o secvență absolut aleatorie.
Unele regiuni ale ADN necodificator ar putea avea o funcție de reglare necunoscută: ar putea, de exemplu, să controleze expresia unor gene sau dezvoltarea unui organism de la stadiul embrionar la cel adult.
ADN-ul necodificator ar putea conține numeroase secvențe transcrise la ARN, dar care nu sunt traduse în proteine : acești ARN necodificatori sunt încă puțin cunoscuți, dar se crede că pot fi mult mai mulți decât cei cunoscuți în prezent.
Unele teorii indică în schimb confirmarea faptului că acest ADN nu are de fapt nicio funcție. Într-un experiment recent, 1% din ADN necodificativ a fost îndepărtat din genomul șoarecelui. ^{[ citație necesară ]} Șoarecii supuși tratamentului nu au prezentat niciun fel de fenotip . Cu toate acestea, acest lucru poate fi interpretat în două moduri: ADN-ul necodificator nu are de fapt nicio funcție sau cercetătorii nu au fost capabili să dezvolte o metodă de detectare pentru a observa modificările fenotipice la șoareci.

Conservarea ADN necodificator

Din punct de vedere teoretic, prezența unor cantități mari de ADN necodificator pare să fie împotriva logicii evolutive : replicarea unei astfel de cantități de informații inutile, de fapt, pare a fi o mare risipă de energie. Organismele cu o cantitate mai mică de ADN necodificator , prin economisirea energiei, ar trebui să aibă un avantaj selectiv și, de-a lungul evoluției, ADN necodificativ ar fi trebuit să dispară. Pe baza acestui fapt, ar părea clar că ADN-ul necodificator trebuie să aibă o anumită funcție.

De fapt, este posibil să justificăm aceste considerații și presupunând că aceste secvențe nu au nicio funcție.

Energia necesară pentru replicarea unor cantități mari de ADN inutil este de fapt nesemnificativă atunci când este legată de întreaga cantitate de energie cheltuită pentru întregul proces de replicare.
Trebuie amintit avantajul selectiv menționat anterior, care ar putea deriva din prezența unei rezerve de secvențe suplimentare necodificate. Acest lucru ar putea justifica persistența acestor regiuni în cursul evoluției.
Activitatea integrativă a retrotranspozonilor are loc mai repede decât evoluția este capabilă să le elimine. Acest lucru ar explica de ce regiunile necodificate, în loc să scadă, pot crește pe parcursul evoluției.

Genomica comparativă este o cale promițătoare pentru înțelegerea funcției reale a ADN necodificator. De fapt, este larg împărtășit în comunitatea științifică că regiunile codificatoare (sau cele cu un anumit rol) sunt conservate pe scară largă, deoarece posibila lor mutație ar putea induce un fenotip negativ ^{[ fără sursă ]} . Dovada acestui fapt este omologia largă (80%) între o genă umană tipică și una, de exemplu, murină ^{[ fără sursă ]} . Pe de altă parte, genomurile celor două organisme au un procent mult mai mic de omologie. Astfel, prin compararea regiunilor necodificatoare ale diferitelor organisme, este posibil să înțelegem dacă au sau nu o anumită funcție: regiunile strict conservate (similar cu ceea ce se întâmplă pentru gene), vor avea cel mai probabil o funcție; în caz contrar, este posibil să nu aibă nicio funcție.

Într-un studiu recent ^{[ citație necesară ]} , aproximativ 500 de elemente ultra-conservate au fost identificate în toate genomele vertebratelor analizate, identificate în ceea ce anterior a fost denumit ADN junk . Cu toate acestea, funcția acestor regiuni rămâne necunoscută, dar analizele de acest tip ne permit să concentrăm investigațiile pe secvențe precise. În special, se crede că acestea pot fi secvențe implicate în dezvoltarea de la embrion la adult. Semnificația statistică a acestor rezultate este totuși subminată de disponibilitatea relativ limitată a genomilor secvențați și, prin urmare, nu este de fapt posibil să se vorbească despre conservarea generală . Prin secvențierea altor genomi de vertebrate, oamenii de știință vor putea defini mai clar nivelul de conservare a acestor secvențe.

Bibliografie

(EN) Wahls, WP și colab. (1990). "ADN-ul minisatelit hipervariabil este un punct fierbinte pentru recombinarea omoloagă în celulele umane". Celula 60 (1): 95-103. PMID 2295091 .
( EN ) S. Blaise, N. de Parseval și T. Heidmann (2005). "Caracterizarea funcțională a două gene retrovirus endogene umane nou identificate care codifică genele învelitoare". Retrovirologie 2 (19). DOI: 10.1186 / 1742-4690-2-19.
( EN ) PL Deininger, MA Batzer (octombrie 2002). „Retroelemente de mamifere”. Genom Res. 12 (10): 1455-1465. PubMed.
( EN ) MA Nobrega, Y. Zhu, I. Plajzer-Frick, V. Afzal și EM Rubin (2004). „Ștergerile de megabază ale deșerturilor genetice duc la șoareci viabili”. Nature 431 (7011): 988-993. DOI: 10.1038 / nature03022.
( EN ) Consorțiul de secvențiere a genomului mouse-ului (decembrie 2002). „Secvențierea inițială și analiza comparativă a genomului șoarecelui”. Nature 420 (6915): 520-562. DOI: 10.1038 / nature01262.
( EN ) G. Bejerano și colab. „Elemente ultraconservate în genomul uman”. Știința 304: 1321-1325, mai 2004. Discutat în „ADN„ Junk ”dezvăluie rolul vital”, Nature (2004).
( EN ) Woolfe, A. și colab. (2005). "Secvențele necodificate foarte conservate sunt asociate cu dezvoltarea vertebratelor". PLoS Biol 3 (1): e7. PMID 15630479 DOI: 10.1371 / journal.pbio.0030007.
( EN ) Sandelin, A. și colab. (Decembrie 2004). "Matrice de elemente ultraconservate se întind pe locurile genelor de dezvoltare cheie din genomele vertebratelor". BMC Genomics 5 (1): 99.
(EN) MJ Simons, Pellionisz AJ (2006). „Genomică, morfogeneză și biofizică: triangularea dezvoltării celulelor Purkinje”. Cerebel 5 (1): 27-35. PMID 16527761 .
( EN ) Gibbs WW (2003) "Genomul nevăzut: pietre prețioase printre junk", Scientific American, 289 (5): 46-53. (O recenzie, scrisă pentru nespecialiști, a descoperirilor recente ale funcției în ADN-ul nedorit.)
( EN ) Mattick, John S. (2004) "Stratul ascuns de ARN necodificat: un sistem de control digital care stă la baza dezvoltării și diversității mamiferelor", Simpozionul HGM 2004 sesiunea 4/16.
( EN ) Woolfe, A. și colab. (2005). "Secvențele necodificate foarte conservate sunt asociate cu dezvoltarea vertebratelor". PLoS Biol 3 (1): e7. PMID 15630479 DOI: 10.1371 / journal.pbio.0030007.
( EN ) Gregory, TR (Ed.) (2005) Evoluția genomului, Elsevier, San Diego.

Elemente conexe

linkuri externe

( EN ) Relația dintre ADN junk și evoluție , pe evowiki.org . Adus la 5 iunie 2006 (arhivat din original la 24 februarie 2006) .
( RO ) Articol din revista Seed : Junk (DNA) in Trunk , pe seedmagazine.com . Adus la 5 iunie 2006 (arhivat din original la 18 iunie 2006) .
( RO ) noncodingdna.com , pe noncodingdna.com .

Portalul de biologie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de biologie

V · D · M Genetica
Material genetic	Nucleotide · baze azotate · Acizi nucleici ( ADN · ARN ) · Cromozomi · Genom
Concepte cheie	Gene · Cod genetic · Alele · Locus · Moștenire · Diversitate genetică · Mutație
Domenii de genetică	Genetica formale · genetica moleculara · genetica populatiei · Genomics · Human Genetics
Geneticieni	Gregor Mendel · Thomas Hunt Morgan · Ronald Fisher · Frederick Griffith · Erwin Chargaff · Barbara McClintock · James Watson · Francis Crick · Rosalind Franklin · Alec Jeffreys