Wat als niet-coderend DNA belangrijker is dan verwacht?

Niet-coderend DNA onderschatten? Het DNA van levende organismen bestaat vaak uit miljoenen of zelfs miljarden basenparen. Alleen maakt in de meeste gevallen heel weinig van deze informatie het mogelijk om eiwitten te coderen.

Dit is ook het geval bij mensen, waar van de 3 miljard basenparen die er zijn, slechts 2% het mogelijk maakt om eiwitten te coderen. De rest, niet-coderend DNA genoemd, werd lange tijd als nutteloos beschouwd. Een team van onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv publiceerde echter andere bevindingen in het tijdschrift Koninklijke Maatschappij.

Niet-coderend DNA, gecodeerd DNA… Wat zijn de verschillen?

DNA is een universeel molecuul. Ze komen voor in alle levende organismen en vormen chromosomen. Dit grote molecuul bestaat uit de beroemde vier letters A, T, G en C, die gewoonlijk stikstofhoudende basen worden genoemd. Daarom schatten we de genoomgrootte in ‘basenparen’.

In bijna alle levende organismen is DNA verdeeld in coderende en niet-coderende delen. Dat laatste is vaak de meerderheid. Niet-coderend DNA wordt al lang “junk-DNA” of “satelliet-DNA” genoemd. Het is de reeks sequenties in het genoom die uiteindelijk geen eiwitten worden. Op dit moment zijn de biologische functies ervan echter nog steeds niet goed bekend en zelfs onderschat.

Onderzoekers hebben echter enkele van zijn rollen ontdekt. Specifieke niet-coderende regio’s spelen dus een rol bij transcriptionele regulatie. Dit is de stap om een ​​mRNA te maken door een van de DNA-strengen te kopiëren. Andere sequenties zullen de organisatie en het onderhoud van het genoom mogelijk maken.

Er zijn verschillende soorten niet-coderend DNA. In het bijzonder kunnen het repetitieve sequenties zijn, hetzij in tandem (satelliet-, microsatelliet- of microsatelliet-DNA) of geïsoleerd. Dit laatste zijn dan de transposons of retrovirussen. Introns kunnen ook codeersequenties onderbreken.

Lees ook: Bepaalt ons DNA echt onze intelligentie en ziekterisico?

Een hernieuwde interesse in introns

In 1977 ontdekten twee wetenschappers onafhankelijk van elkaar deze beroemde introns. Dit laatste is wijdverbreid in ons genoom, maar sommige kunnen ook de coderingssequentie onderbreken. Voor deze ontdekking kregen Richard Roberts en Phil Sharpe de Nobelprijs.

Deze introns worden meestal aangetroffen in complexe genomen, zoals die bij mensen, maar ze bederven de opeenvolging van bacteriën niet. Wanneer ze de coderingsreeks afsnijden, voegen ze werk toe aan het compilatieproces. Dit is het mechanisme voor het verkrijgen van eiwitten uit boodschapper-RNA, dat wordt verkregen uit DNA.

Wanneer het intron zelf de eiwitcoderende sequentie binnengaat, wordt het ook vertaald. Dit dwingt de cellen om vrij zware processen op te zetten om deze irrelevante informatie te verwijderen die de eiwitten inactief maakt. En dit is permanent! Om een ​​idee te krijgen, stel je voor dat je elke dag duizenden onzinnige woorden moet doorstrepen om een ​​zin te lezen en te begrijpen.

Dit wekt de indruk van een enorme verspilling van tijd aan levende organismen, met uitzondering van prokaryoten. Bovendien varieert het aantal inzendingen per soort. Zo hebben mensen ongeveer 140.000 introns, terwijl muizen er meer dan 33.000 hebben, terwijl gist er amper 300 heeft.

Lees ook: Ancient DNA: Dit is Groenland van 2,7 miljoen jaar geleden

Waarom bestaat dit niet-coderende DNA nog steeds?

In het licht van de verspilde tijd die voortvloeit uit het verwerken van dit niet-coderende DNA, zou men zich kunnen afvragen waarom de evolutie het uiteindelijk niet heeft geëlimineerd.

Ten eerste veronderstellen de wetenschappers dat het verwijderen van zelfs “onnodige” stukjes DNA rond de coderende sequenties mogelijk de overleving van het dier zou kunnen schaden, omdat het ook zou resulteren in het verwijderen van slechte sequenties.

Uiteindelijk kan rond deze coderende regio’s (aan de ‘grens’) ‘junk’-DNA ze beschermen. Dan zal het fungeren als een soort buffer, die de coderende sequentie beschermt tegen mutaties die deze ernstig kunnen aantasten.

Om deze hypothese in actie te zien, hebben de wetenschappers een wiskundig model gemaakt. Dit model, ‘grens-geïnduceerde selectie’ genoemd, verklaart twee dingen. Allereerst de reden voor de lengte van introns. Hoe langer ze bestaan, hoe meer de DNA-sequenties waarin ze passen onderhevig zijn aan aanzienlijke deletie- en mutatiedruk. Dus de aanwezigheid van lange introns beschermt ze.

Deze verklaring verklaart ook waarom er zulke grote verschillen zijn in het aantal introns per soort: ze zijn niet allemaal onderhevig aan dezelfde mutatiedruk.

Het is misschien tijd om de term niet-coderend DNA opnieuw te bekijken. Onze kennis is misschien gewoon onvolledig en dit DNA zal functies hebben die we nog niet begrijpen. Er ontstaan ​​steeds meer nieuwe functies van dit DNA. Wat dus “afval” was, zou een soort genetische schat kunnen zijn…

Lees ook: Mutaties in het dierenrijk werpen nieuw licht op veroudering