ພາກພື້ນ 'ເລື່ອງມືດ' ທີ່ລຶກລັບຂອງ Genome ຂອງມະນຸດມີອິດທິພົນຕໍ່ສຸຂະພາບຂອງພວກເຮົາແນວໃດ?

ໄດ້ ມະນຸດ ກຳ ມະພັນ ໂຄງການເປີດເຜີຍວ່າ ~ 1-2% ຂອງພວກເຮົາ genome ເຮັດໃຫ້ໂປຣຕີນທີ່ມີປະໂຫຍດໃນຂະນະທີ່ບົດບາດຂອງ 98-99% ທີ່ຍັງເຫຼືອຍັງຄົງເປັນ enigmatic. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ພະຍາຍາມເປີດເຜີຍຄວາມລຶກລັບທີ່ຢູ່ອ້ອມຮອບດຽວກັນແລະບົດຄວາມນີ້ຈະສະແດງຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບບົດບາດແລະຜົນສະທ້ອນຂອງມັນ. ມະນຸດ ສຸ​ຂະ​ພາບ ແລະພະຍາດຕ່າງໆ.

ຈາກ​ເວ​ລາ​ທີ່ ມະນຸດ ກຳ ມະພັນ ໂຄງການ (HGP) ໄດ້ສໍາເລັດໃນເດືອນເມສາ 2003¹, ມັນໄດ້ຖືກຄິດວ່າໂດຍການຮູ້ລໍາດັບທັງຫມົດຂອງ ມະນຸດ genome ເຊິ່ງປະກອບດ້ວຍ 3 ພັນລ້ານຄູ່ຖານຫຼື 'ຄູ່ຕົວອັກສອນ', genome ຈະເປັນປື້ມທີ່ເປີດນໍາໃຊ້ທີ່ນັກຄົ້ນຄວ້າຈະສາມາດກໍານົດຈຸດທີ່ແນ່ນອນຂອງອົງການຈັດຕັ້ງສະລັບສັບຊ້ອນເປັນ ມະນຸດ ການເຮັດວຽກທີ່ໃນທີ່ສຸດຈະນໍາໄປສູ່ການຊອກຫາ predispositions ຂອງພວກເຮົາກັບປະເພດຕ່າງໆຂອງພະຍາດ, ເສີມຂະຫຍາຍຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາວ່າເປັນຫຍັງພະຍາດເກີດຂຶ້ນແລະຊອກຫາການປິ່ນປົວໃຫ້ເຂົາເຈົ້າເຊັ່ນດຽວກັນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສະຖານະການໄດ້ກາຍເປັນຄວາມສັບສົນຫຼາຍເມື່ອນັກວິທະຍາສາດສາມາດຖອດລະຫັດພຽງແຕ່ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງມັນ (ພຽງແຕ່ ~ 1-2%) ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ໂປຣຕີນທີ່ມີປະໂຫຍດທີ່ຕັດສິນໃຈວ່າມີ phenotypic ຂອງພວກເຮົາ. ບົດບາດຂອງ 1-2% ຂອງ DNA ເພື່ອເຮັດໃຫ້ໂປຣຕີນທີ່ມີປະໂຫຍດປະຕິບັດຕາມ dogma ສູນກາງຂອງຊີວະວິທະຍາໂມເລກຸນທີ່ລະບຸວ່າ DNA ໄດ້ຖືກຄັດລອກທໍາອິດເພື່ອສ້າງ RNA, ໂດຍສະເພາະ mRNA ໂດຍຂະບວນການທີ່ເອີ້ນວ່າ transcription ຕິດຕາມດ້ວຍການຜະລິດທາດໂປຼຕີນຈາກ mRNA ໂດຍການແປ. ໃນພາສາຂອງ biologist ໂມເລກຸນ, ນີ້ 1-2% ຂອງ ມະນຸດ genome ລະຫັດສໍາລັບທາດໂປຼຕີນທີ່ມີປະໂຫຍດ. 98-99% ທີ່ຍັງເຫຼືອແມ່ນເອີ້ນວ່າ ' DNA ຂີ້ເຫຍື້ອ' ຫຼື 'ຊ້ໍາ ເລື່ອງ'ເຊິ່ງບໍ່ໄດ້ຜະລິດໂປຣຕີນທີ່ມີປະໂຫຍດທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງແລະຖືກບັນຈຸເປັນ 'ກະເປົ໋າ' ທຸກໆຄັ້ງ. ມະນຸດ ການເກີດ. ເພື່ອໃຫ້ເຂົ້າໃຈພາລະບົດບາດຂອງສ່ວນທີ່ຍັງເຫຼືອ 98-99% ຂອງ genome, ENCODE ( Encyclopedia Of DNA Elements ) ໂຄງການ² ໄດ້ເປີດຕົວໃນເດືອນກັນຍາ 2003 ໂດຍແຫ່ງຊາດ ມະນຸດ ກຳ ມະພັນ ສະຖາບັນຄົ້ນຄວ້າ (NHGRI).

ການຄົ້ນພົບໂຄງການ ENCODE ໄດ້ເປີດເຜີຍວ່າສ່ວນໃຫຍ່ຂອງຄວາມມືດ ເລື່ອງ'' ປະກອບດ້ວຍລໍາດັບ DNA ທີ່ບໍ່ເຂົ້າລະຫັດທີ່ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນອົງປະກອບກົດລະບຽບທີ່ສໍາຄັນໂດຍການເປີດແລະປິດ genes ໃນປະເພດຕ່າງໆຂອງຈຸລັງແລະຈຸດທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນເວລາ. ການປະຕິບັດທາງກວ້າງຂອງພື້ນແລະທາງໂລກຂອງລໍາດັບກົດລະບຽບເຫຼົ່ານີ້ຍັງບໍ່ຊັດເຈນ, ເນື່ອງຈາກວ່າບາງສ່ວນຂອງເຫຼົ່ານີ້ (ອົງປະກອບກົດລະບຽບ) ຕັ້ງຢູ່ໄກຈາກ gene ທີ່ພວກເຂົາປະຕິບັດໃນຂະນະທີ່ໃນກໍລະນີອື່ນໆພວກເຂົາອາດຈະໃກ້ຊິດກັນ.

ອົງປະກອບຂອງບາງສ່ວນຂອງພາກພື້ນຂອງ ມະນຸດ genome ໄດ້ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກເຖິງແມ່ນວ່າກ່ອນທີ່ຈະເປີດຕົວຂອງ ມະນຸດ ກຳ ມະພັນ ໂຄງການໃນນັ້ນ ~ 8% ຂອງ ມະນຸດ genome ແມ່ນມາຈາກໄວຣັດ genomes ຝັງຢູ່ໃນ DNA ຂອງພວກເຮົາເປັນ ມະນຸດ ເຊື້ອໄວຣັສ retroviruses endogenous (HERVs)³. HERVs ເຫຼົ່ານີ້ມີສ່ວນກ່ຽວຂ້ອງໃນການສະຫນອງພູມຕ້ານທານຈາກທໍາມະຊາດກັບ ມະນຸດ ໂດຍການເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນອົງປະກອບກົດລະບຽບສໍາລັບພັນທຸກໍາທີ່ຄວບຄຸມການເຮັດວຽກຂອງພູມຕ້ານທານ. ຄວາມສໍາຄັນທີ່ເປັນປະໂຫຍດຂອງ 8% ນີ້ໄດ້ຖືກຢືນຢັນໂດຍການຄົ້ນພົບຂອງໂຄງການ ENCODE ທີ່ແນະນໍາວ່າສ່ວນໃຫຍ່ຂອງ 'ຊ້ໍາ. ເລື່ອງ ປະຕິບັດຫນ້າທີ່ເປັນອົງປະກອບກົດລະບຽບ.

ນອກເຫນືອຈາກການຄົ້ນພົບໂຄງການ ENCODE, ຂໍ້ມູນການຄົ້ນຄວ້າຈໍານວນຫຼວງຫຼາຍແມ່ນມີຢູ່ໃນສອງທົດສະວັດທີ່ຜ່ານມາ, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງບົດບາດຂອງກົດລະບຽບແລະການພັດທະນາທີ່ສົມເຫດສົມຜົນສໍາລັບ 'ຊ້ໍາ. ເລື່ອງ'. ການນໍາໃຊ້ ກຳ ມະພັນ- ການສຶກສາສະມາຄົມຢ່າງກວ້າງຂວາງ (GWAS), ມັນໄດ້ຖືກກໍານົດວ່າສ່ວນໃຫຍ່ຂອງພາກພື້ນທີ່ບໍ່ແມ່ນລະຫັດ DNA ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບພະຍາດທົ່ວໄປແລະລັກສະນະຕ່າງໆ.⁴ ແລະຄວາມປ່ຽນແປງໃນພາກພື້ນເຫຼົ່ານີ້ເຮັດຫນ້າທີ່ຄວບຄຸມການເລີ່ມຕົ້ນແລະຄວາມຮຸນແຮງຂອງພະຍາດສະລັບສັບຊ້ອນຈໍານວນຫລາຍເຊັ່ນ: ມະເຮັງ, ພະຍາດຫົວໃຈ, ຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງສະຫມອງ, ໂລກອ້ວນ, ແລະອື່ນໆຈໍານວນຫຼາຍ.^5,6. ການສຶກສາຂອງ GWAS ຍັງໄດ້ເປີດເຜີຍວ່າສ່ວນໃຫຍ່ຂອງລໍາດັບ DNA ທີ່ບໍ່ແມ່ນລະຫັດເຫຼົ່ານີ້ຢູ່ໃນ genome ໄດ້ຮັບການຖ່າຍທອດ (ປ່ຽນເປັນ RNA ຈາກ DNA ແຕ່ບໍ່ໄດ້ແປ) ເຂົ້າໄປໃນ RNAs ທີ່ບໍ່ແມ່ນລະຫັດແລະການລົບກວນຂອງກົດລະບຽບຂອງພວກເຂົານໍາໄປສູ່ພະຍາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດຜົນກະທົບ.⁷. ນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນຄວາມສາມາດຂອງ RNAs ທີ່ບໍ່ແມ່ນລະຫັດເພື່ອມີບົດບາດເປັນລະບຽບໃນການພັດທະນາຂອງພະຍາດ⁸.

ນອກຈາກນັ້ນ, ບາງສິ່ງທີ່ຊ້ໍາກັນຍັງຄົງເປັນ DNA ທີ່ບໍ່ແມ່ນລະຫັດແລະເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນລະບຽບເປັນຕົວປັບປຸງ. ດັ່ງທີ່ຄໍາແນະນໍາ, ຕົວເສີມເຫຼົ່ານີ້ເຮັດວຽກໂດຍການເພີ່ມ (ການເພີ່ມ) ການສະແດງອອກຂອງທາດໂປຼຕີນບາງຢ່າງໃນເຊນ. ນີ້ໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນໃນການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາ, ບ່ອນທີ່ຜົນກະທົບການປັບປຸງຂອງພາກພື້ນທີ່ບໍ່ແມ່ນລະຫັດຂອງ DNA ເຮັດໃຫ້ຄົນເຈັບມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບພະຍາດ autoimmune ສະລັບສັບຊ້ອນແລະອາການແພ້ເຊັ່ນ: ພະຍາດລໍາໄສ້ອັກເສບ.^9,10, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງນໍາໄປສູ່ການກໍານົດເປົ້າຫມາຍການປິ່ນປົວທີ່ມີທ່າແຮງໃຫມ່ສໍາລັບການປິ່ນປົວພະຍາດອັກເສບ. ການປັບປຸງໃນ 'ເລື່ອງຊ້ໍາ' ຍັງກ່ຽວຂ້ອງກັບການພັດທະນາສະຫມອງທີ່ການສຶກສາກ່ຽວກັບຫນູໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການລົບຂອງພາກພື້ນເຫຼົ່ານີ້ນໍາໄປສູ່ຄວາມຜິດປົກກະຕິໃນການພັດທະນາສະຫມອງ.^11,12. ການສຶກສາເຫຼົ່ານີ້ອາດຈະຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈໄດ້ດີຂຶ້ນກ່ຽວກັບພະຍາດທາງ neurological ສະລັບສັບຊ້ອນເຊັ່ນ: Alzheimer's ແລະ Parkinson's. 'ເລື່ອງມືດ' ຍັງໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າມີບົດບາດໃນການພັດທະນາຂອງມະເຮັງໃນເລືອດ¹³ ເຊັ່ນ leukemia myelocytic ຊໍາເຮື້ອ (CML) ແລະ leukemia lymphocytic ຊໍາເຮື້ອ (CLL).

ດັ່ງນັ້ນ, 'ເລື່ອງຊ້ໍາ' ເປັນຕົວແທນຂອງສ່ວນຫນຶ່ງທີ່ສໍາຄັນຂອງ ມະນຸດ genome ຫຼາຍກວ່າການຮັບຮູ້ກ່ອນຫນ້ານີ້ແລະມີອິດທິພົນໂດຍກົງ ມະນຸດ ສຸ​ຂະ​ພາບ ໂດຍ​ການ​ມີ​ບົດ​ບາດ​ລະ​ບຽບ​ການ​ໃນ​ການ​ພັດ​ທະ​ນາ​ແລະ​ການ​ເລີ່ມ​ຕົ້ນ​ຂອງ​ ມະນຸດ ພະຍາດດັ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍຂ້າງເທິງ.

ນັ້ນຫມາຍຄວາມວ່າ 'ເລື່ອງຊ້ໍາ' ທັງຫມົດຖືກຖ່າຍທອດເຂົ້າໄປໃນ RNAs ທີ່ບໍ່ແມ່ນລະຫັດຫຼືມີບົດບາດປັບປຸງເປັນ DNA ທີ່ບໍ່ແມ່ນລະຫັດໂດຍການເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນອົງປະກອບກົດລະບຽບທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ predisposition, ເລີ່ມຕົ້ນແລະການປ່ຽນແປງຂອງພະຍາດຕ່າງໆ inflicing. ມະນຸດ? ການສຶກສາທີ່ປະຕິບັດມາຈົນເຖິງປັດຈຸບັນສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມຕັ້ງໃຈທີ່ເຂັ້ມແຂງສໍາລັບການຄົ້ນຄ້ວາດຽວກັນແລະຫຼາຍໃນຊຸມປີຂ້າງຫນ້າຈະຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາກໍານົດການທໍາງານຂອງ 'ເລື່ອງມືດ' ທັງຫມົດ, ເຊິ່ງຈະນໍາໄປສູ່ການກໍານົດເປົ້າຫມາຍໃຫມ່ໃນຄວາມຫວັງທີ່ຈະຊອກຫາການປິ່ນປົວ. ພະຍາດ​ທີ່​ທຳລາຍ​ເຊື້ອ​ຊາດ​ມະນຸດ.

***

ເອກະສານ:

1. "ການສໍາເລັດໂຄງການ Genome ຂອງມະນຸດ: ຄໍາຖາມທີ່ພົບເລື້ອຍ". ມະນຸດຊາດ ກຳ ມະພັນ ສະຖາບັນຄົ້ນຄວ້າ (NHGRI). ມີໃຫ້ອອນໄລນ໌ຢູ່ https://www.genome.gov/human-genome-project/Completion-FAQ ເຂົ້າໃຊ້ໃນວັນທີ 17 ພຶດສະພາ 2020.

2. Smith D., 2017. ຄວາມລຶກລັບ 98%: ນັກວິທະຍາສາດເບິ່ງການສ່ອງແສງຢູ່ໃນ 'genome ຊ້ໍາ'. ມີໃຫ້ອອນໄລນ໌ຢູ່ https://phys.org/news/2017-02-mysterious-scientists-dark-genome.html ເຂົ້າໃຊ້ໃນວັນທີ 17 ພຶດສະພາ 2020.

3. Soni R., 2020. ມະນຸດ ແລະໄວຣັສ: ປະຫວັດຫຍໍ້ຂອງຄວາມສຳພັນທີ່ຊັບຊ້ອນ ແລະຜົນສະທ້ອນຕໍ່ COVID-19. ວິທະຍາສາດເອີຣົບ ປະກາດໃນວັນທີ 08 ພຶດສະພາ 2020. ມີໃຫ້ອອນໄລນ໌ຢູ່ https://www.scientificeuropean.co.uk/humans-and-viruses-a-brief-history-of-their-complex-relationship-and-implications-for-COVID-19 ເຂົ້າໃຊ້ໃນວັນທີ 18 ພຶດສະພາ 2020.

4. Maurano MT, Humbert R, Rynes E, et al. ທ້ອງຖິ່ນທີ່ເປັນລະບົບຂອງການປ່ຽນແປງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບພະຍາດທົ່ວໄປໃນ DNA ກົດລະບຽບ. ວິທະຍາສາດ. 2012 ກັນຍາ 7;337(6099):1190-5. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1222794

5. ລາຍການຂອງການສຶກສາສະມາຄົມ Genome-Wide ທີ່ເຜີຍແຜ່. http://www.genome.gov/gwastudies.

6. Hindorff LA, Sethupathy P, et al 2009. ຜົນກະທົບທາງດ້ານ etiologic ທີ່ມີທ່າແຮງ ແລະການເຮັດວຽກຂອງ genome-wide ສະມາຄົມ loci ສໍາລັບພະຍາດ ແລະລັກສະນະຕ່າງໆຂອງມະນຸດ. Proc Natl Acad Sci US A. 2009, 106: 9362-9367. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0903103106

7. St. Laurent G, Vyatkin Y, ແລະ Kapranov P. Dark matter RNA ສ່ອງແສງປິດສະໜາຂອງການສຶກສາສະມາຄົມທົ່ວ genome. BMC Med 12, 97 (2014). DOI: https://doi.org/10.1186/1741-7015-12-97

8. Martin L, Chang HY. ການເປີດເຜີຍບົດບາດຂອງພັນທຸກໍາຂອງ "ເລື່ອງຊ້ໍາ" ໃນພະຍາດຂອງມະນຸດ. J Clin ລົງທຶນ. ປີ 2012;122 (5​): 1589-1595. https://doi.org/10.1172/JCI60020

9. ສະຖາບັນ Babraham 2020. ຄົ້ນພົບວ່າ 'ບັນຫາຄວາມມືດ' ພາກພື້ນຂອງ genome ມີຜົນກະທົບຕໍ່ພະຍາດອັກເສບແນວໃດ. ປະກາດໃນວັນທີ 13 ພຶດສະພາ 2020. ມີຈຳໜ່າຍແລ້ວທີ່ https://www.babraham.ac.uk/news/2020/05/uncovering-how-dark-matter-regions-genome-affect-inflammatory-diseases ເຂົ້າໃຊ້ໃນວັນທີ 14 ພຶດສະພາ 2020.

10. Nasrallah, R., Imianowski, CJ, Bossini-Castillo, L. et al. 2020. A distal enhancer at risk locus 11q13.5 ສົ່ງເສີມການສະກັດກັ້ນ colitis ໂດຍຈຸລັງ Treg. ທຳມະຊາດ (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2296-7

11. Dickel, DE et al. 2018. ການປັບປຸງການອະນຸລັກພິເສດແມ່ນຕ້ອງການສໍາລັບການພັດທະນາປົກກະຕິ. Cell 172, ສະບັບທີ 3, P491-499.E15, ວັນທີ 25 ມັງກອນ 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.12.017

12. 'Dark matter' DNA ມີອິດທິພົນຕໍ່ການພັດທະນາສະຫມອງ DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-018-00920-x

13. ເລື່ອງຄວາມມືດ: ການຈໍາແນກມະເຮັງເມັດເລືອດອ່ອນໆໂດຍໃຊ້ DNA DOI ທີ່ມືດມົນທີ່ສຸດ: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007332

***