ENCODE

ENCODE è l'Enciclopedia degli elementi del DNA. Encode è stata lanciata nel 2003 per identificare tutti gli elementi funzionali (bit di lavoro) del genoma umano. Il lavoro è stato svolto da oltre 400 scienziati in 32 laboratori negli Stati Uniti, Regno Unito, Spagna, Singapore e Giappone. I loro risultati sono stati pubblicati in 30 articoli ad accesso libero in tre riviste, Nature, Genome Biology e Genome Research. Si tratta dell'analisi più dettagliata fino ad oggi del genoma umano.

Di seguito è riportato un resoconto semplificato dei loro principali risultati:

Solo l'1% dei codici genomici per le proteine. Si tratta di circa 21.000 geni.
70.000 sequenze di codice per le regioni "promotrici". Sono a monte dei geni, dove le proteine si legano per controllare l'espressione genica.
Ci sono circa 400.000 regioni "potenziatrici" che regolano i geni lontani.
Ci sono quattro milioni di "scambi" di geni. Si tratta di sequenze di DNA che controllano quando i geni vengono accesi o spenti. Sono spesso molto lontani dal genoma del gene che controllano.
Circa l'80% del genoma ha una precisa funzione biochimica. L'idea che la maggior parte del DNA sia "DNA spazzatura" è decisamente sbagliata. "La stragrande maggioranza del genoma umano non codifica per le proteine e, fino ad ora, non sembrava contenere elementi di regolazione genica definiti. Perché l'evoluzione avrebbe mantenuto grandi quantità di DNA "inutile" era rimasto un mistero, e sembrava uno spreco. Si scopre, tuttavia, che ci sono buone ragioni per mantenere questo DNA. I risultati del progetto ENCODE mostrano che la maggior parte di questi tratti di regioni portuali del DNA che legano le proteine e le molecole di RNA, portando questi in posizioni da cui cooperano tra loro per regolare la funzione e il livello di espressione dei geni che codificano le proteine".
L'evoluzione è causata sia da cambiamenti nei geni che codificano le proteine che nel DNA che codifica il controllo regolamentare.

"Una delle grandi sfide della biologia evolutiva è capire come le differenze nella sequenza del DNA tra le specie determinano le differenze nei loro fenotipi. Il cambiamento evolutivo può avvenire sia attraverso cambiamenti nelle sequenze di codifica delle proteine che attraverso cambiamenti di sequenza che alterano la regolazione del gene".

I metodi utilizzati per il lavoro sono stati inclusi:

Hanno isolato e sequenziato l'RNA trascritto dal genoma.
Hanno identificato i siti di rilegatura per circa 120 prodotti di trascrizione.
Hanno esaminato i modelli di modificazione chimica degli istoni. Questo per trovare le regioni in cui l'espressione genica viene potenziata o soppressa.
Hanno fatto 1648 esperimenti su 147 tipi di cellule.

Le notizie legate a questo lavoro sono:

Domande e risposte

D: Che cos'è ENCODE?

R: ENCODE è l'acronimo di Enciclopedia degli Elementi del DNA. È stata lanciata nel 2003 per identificare tutti gli elementi funzionali (bit di lavoro) nel genoma umano.

D: Chi ha condotto il lavoro per ENCODE?

R: Il lavoro è stato svolto da oltre 400 scienziati in 32 laboratori negli Stati Uniti, Regno Unito, Spagna, Singapore e Giappone.

D: Che cosa hanno scoperto sul genoma umano?

R: Hanno scoperto che solo l'1% del genoma codifica per le proteine, ossia circa 21.000 geni. Inoltre, hanno scoperto 70.000 sequenze che codificano per regioni 'promotrici' a monte dei geni, dove le proteine si legano per controllare l'espressione genica; 400.000 regioni 'potenziatrici' che regolano geni distanti; e quattro milioni di 'interruttori' genici, che sono sequenze di DNA che controllano quando i geni sono accesi o spenti. Inoltre, è stato determinato che l'80% del genoma ha una funzione biochimica definita.

D: Come hanno condotto la ricerca?

R: I metodi utilizzati comprendevano l'isolamento e il sequenziamento dell'RNA trascritto dal genoma; l'identificazione dei siti di legame per i prodotti di trascrizione; l'esame dei modelli di modifica chimica apportati agli istoni per trovare le regioni in cui l'espressione genica è potenziata o soppressa; e la conduzione di 1648 esperimenti su 147 tipi di cellule.

D: Cosa suggerisce questa ricerca sull'evoluzione?

R: Questa ricerca suggerisce che l'evoluzione è causata sia da cambiamenti nei geni che codificano le proteine, sia da cambiamenti nel DNA che codifica il controllo normativo. Indica anche che il cambiamento evolutivo può avvenire attraverso cambiamenti di sequenza che alterano la regolazione genica, oltre che attraverso cambiamenti nelle sequenze che codificano le proteine.

D: Dove sono stati pubblicati i loro risultati?

R: Le loro scoperte sono state pubblicate in 30 articoli ad accesso libero su tre riviste: Nature, Genome Biology e Genome Research.