ನಮ್ಮ ಮಾನವ ಜೀನೋಮ್ Project revealed that ~1-2% of our ಜೀನೋಮ್ makes functional proteins while the role of the remaining 98-99% remains enigmatic. Researchers have tried to uncover the mysteries surrounding the same and this article throws light on our understanding of its role and implications for ಮಾನವ health and diseases.
From the time the ಮಾನವ ಜೀನೋಮ್ Project (HGP) was completed in April 20031, it was thought that by knowing the entire sequence of ಮಾನವ genome which consists of 3 billion base pairs or ‘pair of letters’, ಜೀನೋಮ್ will be an open book using which researchers would be able to pin point exactly how a complex organism as a ಮಾನವ being works which will eventually lead to finding our predispositions to various kinds of diseases, enhance our understanding of why disease occurs and finding cure for them as well. However, the situation became very perplexed when the scientists were only able to decipher only a part of it (only ~1-2%) which makes functional proteins that decide our phenotypic existence. The role of 1-2% of the DNA to make functional proteins follows the central dogma of molecular biology which states that DNA is first copied to make RNA, especially mRNA by a process called transcription followed by production of protein by mRNA by translation. In the language of the molecular biologist, this 1-2% of the ಮಾನವ ಜೀನೋಮ್ codes for functional proteins. The remaining 98-99% is referred to as ‘junk DNA’ or ‘dark ಮ್ಯಾಟರ್’ which does not produce any of the functional proteins mentioned above and is carried as a ‘baggage’ every time a ಮಾನವ being is born. In order to understand the role of the remaining 98-99% of the ಜೀನೋಮ್, ENCODE ( ENCyclopedia Of DNA Elements) project2 was launched in September 2003 by the National ಮಾನವ ಜೀನೋಮ್ Research Institute (NHGRI).
The ENCODE project findings have revealed that majority of the dark ಮ್ಯಾಟರ್’’ comprises of noncoding DNA sequences that function as essential regulatory elements by turning genes on and off in different type of cells and at different points in time. The spatial and temporal actions of these regulatory sequences is still not completely clear, as some of these (regulatory elements) are located very far away from the gene they act upon while in other cases they may be close together.
The composition of some of the regions of ಮಾನವ ಜೀನೋಮ್ was known even before the launch of the ಮಾನವ ಜೀನೋಮ್ Project in that ~8% of the ಮಾನವ ಜೀನೋಮ್ is derived from viral ಜೀನೋಮ್ಗಳು embedded in our DNA as ಮಾನವ endogenous retroviruses (HERVs)3. These HERVs have been implicated in providing innate immunity to ಮಾನವರು by acting as regulatory elements for genes that control immune function. The functional significance of the this 8% was corroborated by the findings of the ENCODE project which suggested that majority of the ‘dark ಮ್ಯಾಟರ್ functions as regulatory elements.
In addition to the ENCODE project findings, a vast amount of research data is available from the past two decades suggesting a plausible regulatory and developmental role for the ‘dark ಮ್ಯಾಟರ್’. Using ಜೀನೋಮ್-wide association studies (GWAS), it has been identified that majority of the noncoding regions of DNA are associated with common diseases and traits4 ಮತ್ತು ಈ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳು ಕ್ಯಾನ್ಸರ್, ಹೃದ್ರೋಗ, ಮಿದುಳಿನ ಅಸ್ವಸ್ಥತೆಗಳು, ಸ್ಥೂಲಕಾಯತೆ ಮುಂತಾದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಸಂಕೀರ್ಣ ಕಾಯಿಲೆಗಳ ಆಕ್ರಮಣ ಮತ್ತು ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ.5,6. GWAS ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಜೀನೋಮ್‌ನಲ್ಲಿನ ಈ ಕೋಡಿಂಗ್-ಅಲ್ಲದ ಡಿಎನ್‌ಎ ಅನುಕ್ರಮಗಳ ಬಹುಪಾಲು ಕೋಡಿಂಗ್ ಅಲ್ಲದ ಆರ್‌ಎನ್‌ಎಗಳಾಗಿ ಲಿಪ್ಯಂತರ (ಡಿಎನ್‌ಎಯಿಂದ ಆರ್‌ಎನ್‌ಎಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗಿದೆ ಆದರೆ ಅನುವಾದಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ) ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಅಡಚಣೆಯು ವಿಭಿನ್ನ ರೋಗವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವ ಪರಿಣಾಮಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿದೆ.7. ರೋಗದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ ನಿಯಂತ್ರಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸಲು ಕೋಡಿಂಗ್ ಅಲ್ಲದ ಆರ್ಎನ್ಎಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಇದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ8.
ಇದಲ್ಲದೆ, ಕೆಲವು ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್ ಕೋಡಿಂಗ್ ಅಲ್ಲದ DNA ಆಗಿ ಉಳಿದಿದೆ ಮತ್ತು ವರ್ಧಕಗಳಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಕ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಪದವು ಸೂಚಿಸುವಂತೆ, ಈ ವರ್ಧಕಗಳು ಜೀವಕೋಶದಲ್ಲಿನ ಕೆಲವು ಪ್ರೋಟೀನ್‌ಗಳ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಮೂಲಕ (ಹೆಚ್ಚಿಸುವ) ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಡಿಎನ್‌ಎಯ ಕೋಡಿಂಗ್ ಅಲ್ಲದ ಪ್ರದೇಶದ ವರ್ಧಕ ಪರಿಣಾಮಗಳು ರೋಗಿಗಳನ್ನು ಸಂಕೀರ್ಣ ಸ್ವಯಂ ನಿರೋಧಕ ಮತ್ತು ಉರಿಯೂತದ ಕರುಳಿನ ಕಾಯಿಲೆಯಂತಹ ಅಲರ್ಜಿಯ ಕಾಯಿಲೆಗಳಿಗೆ ಗುರಿಯಾಗುವಂತೆ ಮಾಡುವ ಇತ್ತೀಚಿನ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.9,10, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಉರಿಯೂತದ ಕಾಯಿಲೆಗಳ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗಾಗಿ ಹೊಸ ಸಂಭಾವ್ಯ ಚಿಕಿತ್ಸಕ ಗುರಿಯನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. 'ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್'ನಲ್ಲಿನ ವರ್ಧಕಗಳು ಮಿದುಳಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಸಹ ಸೂಚಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಇಲಿಗಳ ಮೇಲಿನ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಈ ಪ್ರದೇಶಗಳ ಅಳಿಸುವಿಕೆಯು ಮೆದುಳಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಅಸಹಜತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ.11,12. ಆಲ್ಝೈಮರ್ ಮತ್ತು ಪಾರ್ಕಿನ್ಸನ್‌ನಂತಹ ಸಂಕೀರ್ಣ ನರವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಕಾಯಿಲೆಗಳನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಈ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ನಮಗೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡಬಹುದು. ರಕ್ತದ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ 'ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್' ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ13 ಉದಾಹರಣೆಗೆ ದೀರ್ಘಕಾಲದ ಮೈಲೋಸೈಟಿಕ್ ಲ್ಯುಕೇಮಿಯಾ (CML) ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಕಾಲದ ಲಿಂಫೋಸೈಟಿಕ್ ಲ್ಯುಕೇಮಿಯಾ (CLL).
Thus, ‘dark matter’ represents an important part of the ಮಾನವ ಜೀನೋಮ್ than previously realised and has directly influences ಮಾನವ health by playing a regulatory role in the development and onset of ಮಾನವ diseases as described above.
Does that mean that the entire ‘dark matter’ is either transcribed into non-coding RNAs or play an enhancer role as non-coding DNA by acting as regulatory elements associated with predisposition, onset and variations in the various diseases inflicting ಮಾನವರು? The studies performed till now show a strong preponderance for the same and more research in the coming years will help us exactly delineate the function of the entire ‘dark matter’, that will lead to identification of novel targets in the hope of finding cure to the debilitating diseases that inflict the human race.
***
ಉಲ್ಲೇಖಗಳು:
1. “Human Genome Project Completion: Frequently Asked Questions”. National Human ಜೀನೋಮ್ Research Institute (NHGRI). Available online at https://www.genome.gov/human-genome-project/Completion-FAQ 17 ಮೇ 2020 ರಂದು ಪ್ರವೇಶಿಸಲಾಗಿದೆ.
2. ಸ್ಮಿತ್ ಡಿ., 2017. ನಿಗೂಢ 98%: ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು 'ಡಾರ್ಕ್ ಜೀನೋಮ್' ಮೇಲೆ ಬೆಳಕು ಚೆಲ್ಲುತ್ತಾರೆ. ನಲ್ಲಿ ಆನ್‌ಲೈನ್‌ನಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ https://phys.org/news/2017-02-mysterious-scientists-dark-genome.html 17 ಮೇ 2020 ರಂದು ಪ್ರವೇಶಿಸಲಾಗಿದೆ.
3. ಸೋನಿ ಆರ್., 2020. ಮಾನವರು ಮತ್ತು ವೈರಸ್‌ಗಳು: ಅವರ ಸಂಕೀರ್ಣ ಸಂಬಂಧಗಳ ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತ ಇತಿಹಾಸ ಮತ್ತು COVID-19 ಗಾಗಿ ಪರಿಣಾಮಗಳು. ಸೈಂಟಿಫಿಕ್ ಯುರೋಪಿಯನ್ ಪೋಸ್ಟ್ 08 ಮೇ 2020. ಆನ್‌ಲೈನ್‌ನಲ್ಲಿ ಇಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ https://www.scientificeuropean.co.uk/humans-and-viruses-a-brief-history-of-their-complex-relationship-and-implications-for-COVID-19 18 ಮೇ 2020 ರಂದು ಪ್ರವೇಶಿಸಲಾಗಿದೆ.
4. ಮೌರಾನೊ ಎಂಟಿ, ಹಂಬರ್ಟ್ ಆರ್, ರೈನ್ಸ್ ಇ ಮತ್ತು ಇತರರು. ನಿಯಂತ್ರಕ DNA ಯಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯ ರೋಗ-ಸಂಬಂಧಿತ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ವ್ಯವಸ್ಥಿತ ಸ್ಥಳೀಕರಣ. ವಿಜ್ಞಾನ. 2012 ಸೆಪ್ಟೆಂಬರ್ 7;337(6099):1190-5. ನಾನ: https://doi.org/10.1126/science.1222794
5. ಪ್ರಕಟಿತ ಜಿನೋಮ್-ವೈಡ್ ಅಸೋಸಿಯೇಷನ್ ಅಧ್ಯಯನಗಳ ಕ್ಯಾಟಲಾಗ್. http://www.genome.gov/gwastudies.
6. ಹಿಂದೋರ್ಫ್ LA, ಸೇತುಪತಿ P, ಮತ್ತು ಇತರರು 2009. ಮಾನವ ರೋಗಗಳು ಮತ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗಾಗಿ ಜೀನೋಮ್-ವೈಡ್ ಅಸೋಸಿಯೇಷನ್ ಲೊಕಿಯ ಸಂಭಾವ್ಯ ಎಟಿಯೋಲಾಜಿಕ್ ಮತ್ತು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಪರಿಣಾಮಗಳು. Proc Natl Acad Sci US A. 2009, 106: 9362-9367. ನಾನ: https://doi.org/10.1073/pnas.0903103106
7. ಸೇಂಟ್ ಲಾರೆಂಟ್ ಜಿ, ವ್ಯಾಟ್ಕಿನ್ ವೈ, ಮತ್ತು ಕಪ್ರಾನೋವ್ ಪಿ. ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್ ಆರ್ಎನ್ಎ ಜೀನೋಮ್-ವೈಡ್ ಅಸೋಸಿಯೇಷನ್ ಅಧ್ಯಯನಗಳ ಒಗಟುಗಳನ್ನು ಬೆಳಗಿಸುತ್ತದೆ. BMC ಮೆಡ್ 12, 97 (2014). ನಾನ: https://doi.org/10.1186/1741-7015-12-97
8. ಮಾರ್ಟಿನ್ ಎಲ್, ಚಾಂಗ್ ಎಚ್ವೈ. ಮಾನವ ರೋಗದಲ್ಲಿ ಜೀನೋಮಿಕ್ "ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್" ನ ಪಾತ್ರವನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸುವುದು. ಜೆ ಕ್ಲಿನ್ ಹೂಡಿಕೆ 2012;122 (5): 1589-1595. https://doi.org/10.1172/JCI60020
9. ಬಾಬ್ರಹಾಂ ಇನ್ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ 2020. ಜೀನೋಮ್ನ 'ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್' ಪ್ರದೇಶಗಳು ಉರಿಯೂತದ ಕಾಯಿಲೆಗಳ ಮೇಲೆ ಹೇಗೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸುವುದು. 13 ಮೇ, 2020 ರಂದು ಪೋಸ್ಟ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಆನ್‌ಲೈನ್‌ನಲ್ಲಿ ಇಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ https://www.babraham.ac.uk/news/2020/05/uncovering-how-dark-matter-regions-genome-affect-inflammatory-diseases 14 ಮೇ 2020 ರಂದು ಪ್ರವೇಶಿಸಲಾಗಿದೆ.
10. ನಸ್ರಲ್ಲಾ, ಆರ್., ಇಮಿಯಾನೋವ್ಸ್ಕಿ, ಸಿಜೆ, ಬೋಸ್ಸಿನಿ-ಕ್ಯಾಸ್ಟಿಲ್ಲೊ, ಎಲ್. ಮತ್ತು ಇತರರು. 2020. ರಿಸ್ಕ್ ಲೊಕಸ್ 11q13.5 ನಲ್ಲಿ ದೂರದ ವರ್ಧಕವು ಟ್ರೆಗ್ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಕೊಲೈಟಿಸ್ ಅನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ. ನೇಚರ್ (2020). ನಾನ: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2296-7
11. ಡಿಕೆಲ್, ಡಿಇ ಮತ್ತು ಇತರರು. 2018. ಸಾಮಾನ್ಯ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗಾಗಿ ಅಲ್ಟ್ರಾ ಸಂರಕ್ಷಿತ ವರ್ಧಕಗಳ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಸೆಲ್ 172, ಸಂಚಿಕೆ 3, P491-499.E15, ಜನವರಿ 25, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.12.017
12. 'ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್' DNA ಮೆದುಳಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ DOI ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ: https://doi.org/10.1038/d41586-018-00920-x
13. ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್ ವಿಷಯಗಳು: ಡಾರ್ಕ್ ಡಿಎನ್‌ಎ ಡಿಒಐ ಬಳಸಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಕ್ತದ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್‌ಗಳನ್ನು ತಾರತಮ್ಯ ಮಾಡುವುದು: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007332
***
