A genomban kódolt információ építési tervrajzokhoz hasonlítgatása mára
már kicsit közhelyessé vált, persze nem véletlenül, hiszen egy olyan
kézzelfogható, bár egyszerűsített analógiát biztosít, amit a laikusok
is könnyen megérthetnek. Így érthető, hogy mindenki, aki ilyenüolyan
módon próbál ismeretterjeszteni, ha kell, ha nem ezt használja, pedig,
mint minden egyszerűsített analógiának ennek is van néhány hibája.
(Tegyük hozzá, hogy egyik sem olyan mértékű, ami miatt sutba kellene
vágni az egész hasonlatot.)
Az egyik ilyen hiba az, hogy nem veszi figyelembe, hogy a genom
nemcsak a "ház" összerakását kódolja, hanem az "építőanyagok"
elkészítését is. Egy fejlődő szervezet esetében ilyenek a fehérjék,
cukrok, lipidek, azaz azok a makromolekulák, amelyek nélkül nincs sejt.
Az ezeknek megfelelő DNS szakaszok ugyanakkor a genom csak egészen kis
részét teszik ki (1.5-2%), a nagyobb részben van ezeknek az építő
elemeknek a felhasználási utasítása elrejtve. (Nem tudjuk, hogy a
fennmaradó 98%-ból pontosan mennyi tölt be ilyen funkciót, bár az ad
némi támpontot, hogy a teljes humán genom ~5%-a van szigorú szelekció
alatt, vagyis a benne rejlő információ nem változtatható szabadon
komolyabb következmények nélkül.)
És ez az ami az a szakasz, ami az evolúció szempontjából igazán
izgalmas. Hiszen az "építőkockák" csak módjával változtak az évmilliók
alatt (már egy egyszerű kis csalánozóban is képviselteti magát az
összes fehérje osztály), de felhasználásuk egy harcedezett LEGO
bajnokot is szájtátásra késztet.
A genomban kódolt információ építési tervrajzokhoz hasonlítgatása mára már kicsit közhelyessé vált, persze nem véletlenül, hiszen egy olyan kézzelfogható, bár egyszerűsített analógiát biztosít, amit a laikusok is könnyen megérthetnek. Így érthető, hogy mindenki, aki ilyenüolyan módon próbál ismeretterjeszteni, ha kell, ha nem ezt használja, pedig, mint minden egyszerűsített analógiának ennek is van néhány hibája. (Tegyük hozzá, hogy egyik sem olyan mértékű, ami miatt sutba kellene vágni az egész hasonlatot.)
Az egyik ilyen hiba az, hogy nem veszi figyelembe, hogy a genom nemcsak a "ház" összerakását kódolja, hanem az "építőanyagok" elkészítését is. Egy fejlődő szervezet esetében ilyenek a fehérjék, cukrok, lipidek, azaz azok a makromolekulák, amelyek nélkül nincs sejt. Az ezeknek megfelelő DNS szakaszok ugyanakkor a genom csak egészen kis részét teszik ki (1.5-2%), a nagyobb részben van ezeknek az építő elemeknek a felhasználási utasítása elrejtve. (Nem tudjuk, hogy a fennmaradó 98%-ból pontosan mennyi tölt be ilyen funkciót, bár az ad némi támpontot, hogy a teljes humán genom ~5%-a van szigorú szelekció alatt, vagyis a benne rejlő információ nem változtatható szabadon komolyabb következmények nélkül.)
És ez az ami az a szakasz, ami az evolúció szempontjából igazán izgalmas. Hiszen az "építőkockák" csak módjával változtak az évmilliók alatt (már egy egyszerű kis csalánozóban is képviselteti magát az összes fehérje osztály), de felhasználásuk egy harcedezett LEGO bajnokot is szájtátásra késztet.
A gének szabályozórégióiban olyan kis kapcsolókat találunk, amelyek meghatározzák, hogy mikor és hol íródjon át egy-egy gén, hol legyen jelen az általa kódolt fehérje (ha éppen egy fehérjekódoló génről beszélünk, márpedig most épp arról). És mivel a legtöbb gén többször és több helyen kerül felhasználásra, értelemszerűen több ilyen kapcsoló (ún. enhancer) van az említett régiójában. Ezek a kapcsolók különböző transzkripciós faktorok kötőhelyei, amelyek befolyásolják a gén átíródását. Azaz a gén csak a szervezet azon pontjain kerül átíródásra, ahol az ehhez szükséges transzkripciós faktorok jelen vannak (ha pozitív enhancerről van szó, mert vannak negatív enhancerek, amelyek, mint arra nevük is utal, pont hogy meggátolják az átíródást.).
Mivel a genom jelentős része (amelyik nincs szelekció alatt) viszonylag szabadon változgathat, itt a természet generációról generációra kedvére kísérletezgethet, mutációkat iktatva be. Időnként ezek a mutációk létrehozhatnak egy gyenge enhancert, amely egy közeli gént befolyásolhat. Ha ez olyan változással jár, ami az élőlény számára valamilyen előnyt biztosít, az új enhancer rögzülni fog és fokozatosan megerősödik. Lassan maga is a genom pozitív szelekció alatt levő részévé válik, amelyet még sok-sok generáció múlva is felfedezhetünk, még akkor is amikor a távoli utódok már különböző fajokhoz tartoznak majd.
A Nature aktuális számában, az emberi és pufferhal (Fugu rubripres), illetve emberi és rágcsáló genomokban fellelhető konzervált szekvenciákat vizsgáltak, amelyekről jó eséllyel sejteni lehet, hogy ilyen enhancereket kódolnak. Hogy el lehessen dönteni, ez valóban így van-e, ezeket a (kb ezer bázispár hosszú) DNS szakaszokat egy olyan bakteriális génhez (lacZ) kapcsolták, amelynek expresszióját egy egyszerű színreakcióval láthatóvá lehet tenni, majd az egészet bejuttatva egy egér embrióba figyelemmel kísérték aktivizálódást. Az alábbi ábrán a SALL1 gén szabályozó régiója látható, a benne fellelhető enhancerekkel, illetve azok lacZ expresszióra gyakorolt hatásával.
Jól megfigyelhető, hogy egy-egy enhancer meghatározott sejtcsoportokban irányítja a gén működését (a legtöbb enhancer pedig az idegrendszerre koncentrál, ami annak komplexitása miatt koránt sem meglepő). És mivel különböző enhancerek különböző méretű területeket felügylenek, belátható, hogy a kombinációs lehetőségeknek csak a csillagos természetes szelekció szab határt.
Pennacchio, LA, Ahituv, N, Moses, AM, Prabhakar, S, Nobrega, MA et al. (2006) In vivo enhancer analysis of human conserved non-coding sequences. Nature 444, 499-502.