A százéletű „junk DNS” jól van, és MARAD!!!

Az elmúlt héten, az ENCODE (ENCyclopedia Of DNA Elements) nemzetközi genomvizsgáló konzorcium, a tudományra eddig nem jellemző elképesztő médiacirkusz keretében tárta nyilvánosságra legújabb eredményeit. A konzorcium egy igazi megatudományos vállalkozás, amelyben több mint 400 kutató fogott össze, hogy feltérképezze azokat a jellegzetességeket, jelszekvenciákat, amelyek segítségével értelmes(ebb) olvasmánnyá válhat az emberi genomszekvencia. Ezek a jelszekvenciák utalhatnak fontos funkciókra, azonban önmagukban nem bizonyítják ezeknek a funkcióknak a meglétét. A bizonyításhoz további kísérletes munkára van szükség.

Sajnos a médiacirkusznak köszönhetően a valóban hasznos eredmények háttérbe szorultak. Helyettük harsány közleményekben olvashatunk (például itt és itt) állítólag paradigma-rengető felfedezésekről. Ezek közös eleme a következő: a humán genom analíziséből kiderült, hogy a fehérjekódoló régiók aránya a DNS teljes mennyiségéhez viszonyítva mindössze egy százalék. Naiv kutatók ebből arra következtettek, hogy a génállománynak csaknem 99 százaléka csupán „szemét” (junk) DNS, és munkájukban kizárólag arra az 1%-ra koncentráltak. Szerencsére jött ENCODE, ahol a hulladéknak hitt 99 százalékot vizsgálták, és lám-lám, bebizonyították, hogy az emberi DNS legalább 80 százaléka funkcionális. Tehát megdőlt a naiv kutatók „junk DNS” elképzelése, mert a „szemét nem szemét”, így hát „a szemét DNS” kifejezés szemétbe dobható.

Ha a szóvivők, vagy spin doktorok csak erre képesek, akkor szerintem nincs szükség rájuk a tudományban. Most mindent elrontottak, mert a tudományra jellemző objektivitást feladva, téves és félrevezető információt közöltek a múltról és a jelenről is. A helyzet tisztázásához először a „junk DNS” jelentését kell egyértelművé tenni. Ezt a szerencsétlen elnevezést Comings és Ohno vezette be 1972-ben. Számukra, és a témával foglalkozó kutatók számára a „junk” nem szemetet jelentett (akkor a garbage, vagy trash kifejezést használták volna), hanem felesleges, limlom, ócska, vagy roncs DNS-t. Evvel a kifejezéssel azt a DNS-t illették, amely igen nagy mennyiségben található növényi és állati genomokban, de tulajdonsága és viselkedése alapján nem rendelhető egyértelműen biológiai funkció hozzá. A „szemét DNS” kifejezés egy torzított, köznyelvi változata a „junk DNS”-nek, és tovább nehezíti az eredeti elképzelés megértését. Mivel a megértés szempontjából fontos a különbségtétel, ennek szemléltetésére álljanak itt a Nobel-díjas Sydney Brenner szavai: „"Everyone knows that you throw away trash. But junk we keep in the attic until there may be some need for it".

Most menjünk vissza a „junk DNS” fogalom megszületéséhez. Már jóval a humán genom projekt előtt (az 1960-as években) ismert volt, hogy a különböző fajok genommérete hatalmas eltéréseket mutat, és ez nem arányos az élőlények bonyolultságával. Például egy tücsök genommérete több mint ötszöröse, az egysejtű amőba genommérete pedig nagyjából 200-szorosa az ember genomjának. Mivel a fajokra jellemző genomméret (C-érték) változatosságát kezdetben semmivel sem lehetett magyarázni, ezért ezt C-érték paradoxonnak nevezték. A következő lényeges megfigyelés az volt, hogy közel rokon fajoknak is nagyon eltérő a genommérete, akár 5-10-szeres különbséget is kimutattak. Ilyen esetekben nem lehetett ésszerű magyarázatot adni arra, hogy az egyik fajnak miért lenne szüksége 5-10-szer több funkcionális DNS-re, mint a másiknak. Tehát a közel rokon fajok között tapasztalható nagyfokú genomméret eltéréseknek kellett, hogy legyen nem funkcióval összefüggő magyarázata. Elképzelések születtek olyan neutrális folyamatok létezéséről, amelyek lehetővé teszik a genom kiterjedését, és az extra, közvetlen funkció nélküli DNS megtűrését és fenntartását a sejtekben. Ekkor jött Comings és Ohno, akik bedobták a „junk DNS” kifejezést az extra DNS jelölésére.

Persze hamarosan magyarázatot kaptunk a fenti jelenségre, és megoldódott a C-érték paradoxon is, az önsokszorozódásra képes mobilis genetikai elemek, a transzpozonok felfedezésével. Kiderült, hogy a növényi és állati genomok hatalmas mennyiségű mobilis genetikai elemet tartalmaznak. A mobilis elemek képesek bejutni a genomba, sokszorozódni és terjedni, majd pedig mutációk felszedésével elvesztik aktivitásukat, és hátrahagyják működésképtelen roncsaikat. A transzpozon roncsok mintapéldányai a lom DNS-nek, vagy roncs DNS-nek. Ezek teszik ki az emberi genom mintegy 50%-át. Ehhez jön még az inaktív víruseredetű szekvenciák tömege, és meghibásodott, és működésképtelen gének (pszeudogének) ezrei. Ez persze nem csak az emberi genomra érvényes. Minden esetben, amikor megvizsgálták az eltérő genomméretű organizmusokat, akkor a jelentős méretbeli eltérések magyarázata az eltérő roncsrakomány volt. Ezek erősen, vagy közepesen repetitív szekvenciák, amelyeknek tipikusan nincs biológiai funkciójuk. Persze, a lom, vagy roncs egyedi darabjai felhasználhatók meglévő, vagy új biológiai funkciók ellátására, mint ahogy a roncstelepen is található sok használható alkatrész. Ez az élőlények esetében sem meglepő, hisz ismert, hogy az evolúció „hozott anyagból” dolgozik, azaz azt használja fel, ami éppen rendelkezésre áll. Tucatszám tudunk olyan példákat, ahol ilyen újrafelhasználás megtörtént, azonban ezek a kivételt képezik és nem a szabályt.

Korábban, ha leírták a lom DNS egy-egy darabjának biológiai funkcióját, a média menetrendszerűen ugrott, és megjelent a szenzáció: lám-lám, a „junk” mégsem „junk”. Sajnos a jelenlegi médiacirkuszt nem lehet kizárólag az újságírók számlájára írni, mivel most kutatók is hozzájárultak az újabb mítoszteremtéshez. A Nature folyóirat ENCODE eredményeket magyarázó cikkében többek között ez olvasható: "One of the more remarkable findings described in the consortium's 'entrée' paper is that 80% of the genome contains elements linked to biochemical functions, dispatching the widely held view that the human genome is mostly 'junk DNA'." Ez bizony téves kijelentés, és félrevezető is, mert azt sugallja, hogy a „junk DNS”-nek eddig nem tulajdonítottak biokémiai funkciót. Valójában rendelkezik a legtöbb olyan biokémiai tulajdonsággal, mint amivel a genom többi része rendelkezik és amelyeket az ENCODE projektben vizsgáltak: átíródhatnak, módosulhatnak, kölcsönhatásba léphetnek DNS-kötő fehérjékkel, stb. Bármelyik biokémiai funkció léte azonban nem jelenti automatikusan azt, hogy egy adott DNS szekvenciának biológiai funkciója is lenne. Soha, senki sem állította, hogy a „junk DNS”-nek nincs biokémiai funkciója, csupán azt, hogy jelentős részének (a kooptált darabok kivételével) nincs közvetlen biológiai funkciója: nincs direkt hatása az organizmus fenotípusára, vagy rátermettségére.

Véleményem szerint a „junk DNS” elképzelés továbbra is, még az ENCODE eredmények ismeretében is, biztos lábakon áll. Az ENCODE funkció-meghatározása olyan tág, hogy magába foglalja a genom nem kódoló részét, a szabályozó szekvenciákat és … a „junk DNS”-t is. Ilyen befogadó funkció-meghatározás mellett a "80% funkcionális" érték alacsonynak tűnik, mivel legalább egy biokémiai funkció – a replikáció – alapján ez 100%. A „junk DNS” marad!