Onderzoekers hebben duizenden onbekende DNA-sequenties gevonden in het genoom van zoogdieren

Een kolossale vergelijkende studie van het genoom van 29 zoogdiersoorten kan leiden tot een herziening van de principes van de werking en organisatie van het menselijk genoom. Wetenschappers zijn erin geslaagd om genetische "donkere materie" direct te zien, waarvan het bestaan al lang werd vermoed. Eerdere studies die menselijk en muizen-DNA vergeleken, concludeerden indirect dat er een aanzienlijk aantal regulerende sequenties zijn die zelf geen eiwitten coderen, maar de activiteit van andere genen controleren. Maar in tegenstelling tot de reeds bekende en gekarakteriseerde regulatoren bleef hun bestaan in het domein van hypothesen. Daarom werden ze "donkere materie" genoemd: het moet ergens zijn, maar niemand heeft het kunnen zien.

Een team van onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (VS) is hierin geslaagd, samen met collega's van andere wetenschappelijke centra wereldwijd. Vijf jaar lang hielden ze zich bezig met het sequencen en vergelijken van het genoom van 29 placentaire zoogdieren, waaronder mensen, olifanten, konijnen, vleermuizen, enz. Van twintig van hen werd voor het eerst de genomische DNA-sequentie verkregen. Ten eerste waren wetenschappers geïnteresseerd in die sequenties die weinig verschilden van soort tot soort. Het was het hoge conservatisme van dergelijke regio's dat hen argwaan wekte ten aanzien van regulerende sequenties.

En hier is het resultaat: er werden 10.000 zeer geconserveerde sequenties gevonden die direct van invloed zijn op de genactiviteit, en meer dan 1.000 die dienen als basis voor de synthese van regulerende RNA's met een complexe structuur. Wetenschappers ontdekten ook 2,7 miljoen locaties - potentiële doelwitten voor interactie met transcriptiefactoren die bepalen waar en wanneer een gen zou moeten werken. Daarnaast werden 4.000 nieuwe coderende sequenties met informatie over eiwitten gevonden. Het moet gezegd worden dat, hoewel het menselijk genoom volledig is uitgelezen, de functies van veel DNA-sequenties onduidelijk blijven. Wanneer we het over slechts één genoom hebben, is het bijna onmogelijk om te zeggen welke locatie zelf codeert voor een eiwit en welke een regulerende functie vervult. Maar in vergelijking met andere genomen is zo'n taak goed oplosbaar.

Onderzoekers hebben de evolutie van zoogdieren gedurende 100 miljoen jaar op moleculair niveau kunnen traceren. De aanpassing van het organisme aan veranderende omgevingsomstandigheden wordt weerspiegeld in transformaties in de genoomregulatie, in de samenstelling en activiteit van diezelfde "donkere materie" (die niet langer zo "donker" is). Zo is het nu mogelijk om te achterhalen welke genen een aap tot mens hebben gemaakt. Voorheen waren er ongeveer 200; sommige daarvan waren verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de hersenen en de structuur van ledematen. Tegenwoordig is het aantal van dergelijke sequenties in DNA toegenomen tot 1000.

Ook de geneeskunde staat voor nieuwe tijden. Een groot aantal ziekten houdt verband met mutaties die direct in het coderende deel van het DNA voorkomen: deze mutaties beschadigen de structuur van de eiwitten zelf. Maar nog meer ziekten worden veroorzaakt door verstoringen in de regulatie van genactiviteit – wanneer eiwitten worden aangemaakt waar ze niet zouden moeten, of niet waar ze zouden moeten, of niet in de benodigde hoeveelheden. Met een nieuwe, gedetailleerde en uitgebreide kaart van regulerende elementen in het genoom is het nu mogelijk om de ware oorzaak van vele, vele ziekten te achterhalen.