The मानवी जीनोम प्रकल्पाने उघड केले की ~ 1-2% आमच्या जीनोम कार्यात्मक प्रथिने बनवते तर उर्वरित 98-99% ची भूमिका रहस्यमय राहते. संशोधकांनी त्याच्या सभोवतालची रहस्ये उलगडण्याचा प्रयत्न केला आहे आणि हा लेख त्याच्या भूमिकेबद्दल आणि परिणामांबद्दलच्या आपल्या समजावर प्रकाश टाकतो. मानवी आरोग्य आणि रोग.
तेव्हापासून द मानवी जीनोम प्रकल्प (HGP) एप्रिल 2003 मध्ये पूर्ण झाला1, असे वाटले की संपूर्ण क्रम जाणून घेऊन मानवी जीनोम ज्यामध्ये 3 अब्ज बेस जोड्या किंवा 'अक्षरांची जोडी' असते, जीनोम एक खुले पुस्तक असेल ज्याचा वापर करून संशोधक एक जटिल जीव नेमके कसे दर्शवू शकतील मानवी अशा कार्यांमुळे जे शेवटी विविध प्रकारच्या रोगांबद्दलची आपली पूर्वस्थिती शोधून काढतात, रोग का होतो याविषयी आपली समज वाढवते आणि त्यावर उपचार शोधतात. तथापि, परिस्थिती अत्यंत गोंधळात टाकणारी बनली जेव्हा शास्त्रज्ञ फक्त त्याचा एक भाग (केवळ ~1-2%) उलगडू शकले जे कार्यशील प्रथिने बनवते जे आपले phenotypic अस्तित्व ठरवतात. कार्यात्मक प्रथिने तयार करण्यासाठी डीएनएच्या 1-2% ची भूमिका आण्विक जीवशास्त्राच्या मध्यवर्ती सिद्धांताचे अनुसरण करते जे सांगते की डीएनए प्रथम आरएनए बनवण्यासाठी, विशेषत: mRNA ची प्रतिलेखन नावाच्या प्रक्रियेद्वारे कॉपी केली जाते आणि त्यानंतर mRNA द्वारे अनुवादाद्वारे प्रथिने तयार केली जाते. आण्विक जीवशास्त्रज्ञांच्या भाषेत, हे 1-2% मानवी जीनोम कार्यात्मक प्रथिनांसाठी कोड. उर्वरित 98-99% 'जंक डीएनए' किंवा 'डार्क' म्हणून संबोधले जाते बाबजे वर नमूद केलेल्या कोणत्याही कार्यात्मक प्रथिनांची निर्मिती करत नाही आणि प्रत्येक वेळी 'बॅगेज' म्हणून नेले जाते मानवी असणे जन्माला येते. उर्वरित 98-99% ची भूमिका समजून घेण्यासाठी जीनोम, ENCODE ( DNA एलिमेंट्सचा एनसायक्लोपीडिया) प्रकल्प2 नॅशनलने सप्टेंबर 2003 मध्ये लाँच केले होते मानवी जीनोम संशोधन संस्था (NHGRI).
ENCODE प्रकल्पाच्या निष्कर्षांवरून असे दिसून आले आहे की बहुतेक अंधार आहे बाब'' नॉनकोडिंग डीएनए अनुक्रमांचा समावेश आहे जे वेगवेगळ्या प्रकारच्या पेशींमध्ये आणि वेळेत वेगवेगळ्या बिंदूंवर जीन्स चालू आणि बंद करून आवश्यक नियामक घटक म्हणून कार्य करतात. या नियामक अनुक्रमांच्या अवकाशीय आणि ऐहिक क्रिया अद्याप पूर्णपणे स्पष्ट नाहीत, कारण यापैकी काही (नियामक घटक) ते ज्या जनुकावर कार्य करतात त्यापासून खूप दूर स्थित असतात तर इतर बाबतीत ते एकमेकांच्या जवळ असू शकतात.
च्या काही प्रदेशांची रचना मानवी जीनोम लाँच होण्यापूर्वीच ओळखले जात होते मानवी जीनोम त्यातील ~8% मध्ये प्रकल्प मानवी जीनोम व्हायरल पासून साधित केलेली आहे जीनोम आमच्या डीएनए मध्ये एम्बेड केलेले मानवी अंतर्जात रेट्रोव्हायरस (HERVs)3. या HERV ला जन्मजात प्रतिकारशक्ती प्रदान करण्यात गुंतलेली आहेत मानव रोगप्रतिकारक कार्य नियंत्रित करणाऱ्या जनुकांसाठी नियामक घटक म्हणून काम करून. या 8% चे कार्यात्मक महत्त्व ENCODE प्रकल्पाच्या निष्कर्षांद्वारे पुष्टी करण्यात आले ज्याने सुचवले की बहुतेक 'अंधार बाब नियामक घटक म्हणून कार्य करते.
ENCODE प्रकल्पाच्या निष्कर्षांव्यतिरिक्त, गेल्या दोन दशकांतील संशोधन डेटाचा एक मोठा साठा उपलब्ध आहे जो 'अंधार'साठी एक प्रशंसनीय नियामक आणि विकासात्मक भूमिका सूचित करतो. बाब'. वापरत आहे जीनोम-विस्तृत असोसिएशन स्टडीज (GWAS), हे ओळखले गेले आहे की DNA चे बहुतांश नॉनकोडिंग क्षेत्र सामान्य रोग आणि वैशिष्ट्यांशी संबंधित आहेत.4 आणि या प्रदेशांमधील फरक कर्करोग, हृदयविकार, मेंदूचे विकार, लठ्ठपणा यासारख्या मोठ्या संख्येने गुंतागुंतीच्या आजारांची सुरुवात आणि तीव्रता नियंत्रित करण्यासाठी कार्य करतात.5,6. जीडब्ल्यूएएस अभ्यासातून असेही समोर आले आहे की, जीनोममधील या नॉन-कोडिंग डीएनए अनुक्रमांपैकी बहुतांश नॉन-कोडिंग आरएनएमध्ये लिप्यंतरित होतात (डीएनएमधून आरएनएमध्ये रूपांतरित होते परंतु भाषांतरित केलेले नाही) आणि त्यांच्या नियमनाच्या गोंधळामुळे विभेदक रोग निर्माण होतात.7. हे रोगाच्या विकासामध्ये नियामक भूमिका बजावण्यासाठी नॉन-कोडिंग RNA ची क्षमता सूचित करते8.
पुढे, काही गडद पदार्थ नॉन-कोडिंग डीएनए म्हणून राहतात आणि वर्धक म्हणून नियामक पद्धतीने कार्य करतात. शब्दानुसार, हे वर्धक पेशीतील विशिष्ट प्रथिनांची अभिव्यक्ती वाढवून (वाढवून) कार्य करतात. हे अलीकडील अभ्यासात दर्शविले गेले आहे जेथे डीएनएच्या नॉन-कोडिंग क्षेत्राचे वर्धक परिणाम रुग्णांना जटिल स्वयंप्रतिकार आणि ऍलर्जीक रोग जसे की दाहक आतड्यांसंबंधी रोगास बळी पडतात.9,10, ज्यामुळे दाहक रोगांच्या उपचारांसाठी नवीन संभाव्य उपचारात्मक लक्ष्याची ओळख होते. 'डार्क मॅटर' मधील वर्धकांचाही मेंदूच्या विकासात समावेश करण्यात आला आहे, जेथे उंदरांवरील अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की हे क्षेत्र हटवल्याने मेंदूच्या विकासात विकृती निर्माण होते.11,12. अल्झायमर आणि पार्किन्सन यांसारख्या जटिल न्यूरोलॉजिकल आजारांना अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यासाठी या अभ्यासांमुळे आम्हाला मदत होऊ शकते. ब्लड कॅन्सरच्या विकासात 'डार्क मॅटर' देखील भूमिका बजावत असल्याचे दिसून आले आहे13 जसे की क्रॉनिक मायलोसाइटिक ल्युकेमिया (सीएमएल) आणि क्रॉनिक लिम्फोसाइटिक ल्युकेमिया (सीएलएल).
अशा प्रकारे, 'डार्क मॅटर' हा एक महत्त्वाचा भाग दर्शवतो मानवी जीनोम पूर्वी समजल्यापेक्षा आणि थेट प्रभाव पडतो मानवी आरोग्य च्या विकासात आणि प्रारंभामध्ये नियामक भूमिका बजावून मानवी वर वर्णन केल्याप्रमाणे रोग.
याचा अर्थ असा होतो की संपूर्ण 'डार्क मॅटर' एकतर नॉन-कोडिंग RNA मध्ये लिप्यंतरण केले जाते किंवा पूर्वस्थिती, सुरुवात आणि विविध रोगांमुळे होणाऱ्या फरकांशी संबंधित नियामक घटक म्हणून काम करून नॉन-कोडिंग डीएनए म्हणून वर्धक भूमिका बजावते? मानव? आत्तापर्यंत करण्यात आलेले अभ्यास समान आणि येत्या काही वर्षात अधिक संशोधनासाठी प्रबळ प्राबल्य दर्शविते आणि संपूर्ण 'डार्क मॅटर'चे कार्य अचूकपणे स्पष्ट करण्यात मदत करेल, ज्यामुळे या आजारावर उपचार शोधण्याच्या आशेने कादंबरी लक्ष्यांची ओळख होईल. दुर्बल करणारे रोग जे मानव जातीला त्रास देतात.
***
संदर्भ:
1. “मानवी जीनोम प्रकल्प पूर्णत्व: वारंवार विचारले जाणारे प्रश्न”. राष्ट्रीय मानव जीनोम संशोधन संस्था (NHGRI). येथे ऑनलाइन उपलब्ध आहे https://www.genome.gov/human-genome-project/Completion-FAQ 17 मे 2020 रोजी प्रवेश केला.
2. स्मिथ डी., 2017. रहस्यमय 98%: शास्त्रज्ञ 'गडद जीनोम' वर प्रकाश टाकू पाहतात. येथे ऑनलाइन उपलब्ध आहे https://phys.org/news/2017-02-mysterious-scientists-dark-genome.html 17 मे 2020 रोजी प्रवेश केला.
3. सोनी आर., 2020. मानव आणि विषाणू: त्यांच्या जटिल संबंधांचा संक्षिप्त इतिहास आणि कोविड-19 साठी परिणाम. वैज्ञानिक युरोपियन पोस्ट 08 मे 2020. येथे ऑनलाइन उपलब्ध http://scientificeuropean.co.uk/humans-and-viruses-a-brief-history-of-their-complex-relationship-and-implications-for-COVID-19 18 मे 2020 रोजी प्रवेश केला.
4. मौरानो एमटी, हम्बर्ट आर, रायन्स ई, इ. नियामक DNA मध्ये सामान्य रोग-संबंधित भिन्नताचे पद्धतशीर स्थानिकीकरण. विज्ञान. 2012 सप्टेंबर 7;337(6099):1190-5. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1222794
5. प्रकाशित जीनोम-वाइड असोसिएशन स्टडीजचा कॅटलॉग. http://www.genome.gov/gwastudies.
6. हिंडॉर्फ एलए, सेतुपथी पी, एट अल 2009. मानवी रोग आणि वैशिष्ट्यांसाठी जीनोम-वाइड असोसिएशन लोकी चे संभाव्य एटिओलॉजिक आणि कार्यात्मक परिणाम. Proc Natl Acad Sci US A. 2009, 106: 9362-9367. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0903103106
7. सेंट लॉरेंट जी, व्याटकिन वाई, आणि कप्रानोव पी. गडद पदार्थ आरएनए जीनोम-व्यापी असोसिएशन अभ्यासाचे कोडे प्रकाशित करते. BMC Med 12, 97 (2014). DOI: https://doi.org/10.1186/1741-7015-12-97
8. मार्टिन एल, चांग एचवाय. मानवी रोगामध्ये जीनोमिक "डार्क मॅटर" ची भूमिका उघड करणे. जे क्लिन गुंतवणूक. 2012;122 (5): 1589-1595 https://doi.org/10.1172/JCI60020
9. बाब्राहम इन्स्टिट्यूट 2020. जीनोमच्या 'डार्क मॅटर' क्षेत्रांचा दाहक रोगांवर कसा परिणाम होतो हे उघड करणे. 13 मे 2020 रोजी पोस्ट केले. येथे ऑनलाइन उपलब्ध https://www.babraham.ac.uk/news/2020/05/uncovering-how-dark-matter-regions-genome-affect-inflammatory-diseases 14 मे 2020 रोजी प्रवेश केला.
10. नसराल्लाह, आर., इमियानोव्स्की, सीजे, बॉसिनी-कॅस्टिलो, एल. एट अल. 2020. जोखीम लोकस 11q13.5 वर एक दूरस्थ वर्धन ट्रेग पेशींद्वारे कोलायटिसच्या दडपशाहीला प्रोत्साहन देते. निसर्ग (२०२०). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2296-7
11. डिकेल, डीई आणि इतर. 2018. सामान्य विकासासाठी अल्ट्रा संरक्षित वर्धक आवश्यक आहेत. सेल 172, अंक 3, P491-499.E15, 25 जानेवारी 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.12.017
12. 'डार्क मॅटर' DNA मेंदूच्या विकासावर प्रभाव टाकतो DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-018-00920-x
13. डार्क मॅटर मॅटर: सर्वात गडद DNA DOI वापरून सूक्ष्म रक्त कर्करोगाचा भेदभाव करणे: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007332
***
