Mørkt proteoms informasjons innhold
Av David Coppedge, 27. januar 2025. Oversatt herfra

Det kan være en fem ganger økning i antall proteiner oversatt fra det som tidligere ble kalt ikke-proteinkodende DNA, ifølge en rapport i Science.
Husker du da det humane genomprosjektet ble sjokkert over det lave antallet proteinkodende gener? Vel, de visste ikke halvparten av det de så på. I sin artikkel "'Dark proteome' survey reveals thousands of new human genes," utbryter Elizabeth Pennisi: "Database bekrefter at oversette segmenter av genomet koder for et mangfold av bittesmå proteiner."

Bilde 1. Forskere har gått glipp av tusenvis av gener blant de 98% som har vært regnet som ikke-protein kodende

"En av de største overraskelsene til å dukke opp da det menneskelige genomet først ble sekvensert for mer enn 20 år siden, var hvor få gener det inneholdt, mindre enn en tredjedel av antallet noen forskere hadde spådd. Færre enn 30 000 gener og proteinene de koder for er nok til å bygge og betjene menneskekroppen, virket det som; Nyere tall har sunket enda lavere, til rundt 20 000. Men en ny systematisk analyse av det noen kaller det "mørke proteomet" antyder at forskere har gått glipp av tusenvis av utradisjonelle gener som lurer i tidligere oversette strekninger av genomet og lager proteiner mindre enn gjennomsnittet.

Hva er det nye genetellet når de tidligere kalte 'ikke -kodende' delene av genomet er inkludert? Ved å telle 'utradisjonelle gener', sier Thomas Martinez fra UC Irvine: "Min magefølelse er at det sannsynligvis ikke er så høyt som 100 000, men 50 000 er i mulighetenenes rekkevidde."
Pennisi hadde nettopp før det sagt: "det mørke proteomet har tydelig økt totalen, men ingen vet det sanne antallet." Gitt trenden bort fra myten om søppel-DNA -lenke, virker det prematurt å undervurdere mengden funksjon i tidligere ikke medregnede regioner.

Å endre gamle vaner
Tidlige indikasjoner på funksjon ble lagt merke til i 'ikke -kanoniske ORFer' (åpne leserammer) som ikke stemte overens med de tradisjonelle ORF -ene for standardproteiner. Pennisi bruker ikke den utdaterte frasen 'søppel -DNA', da hun forteller hva genetikere finner i de utradisjonelle seksjonene som danner 'miniproteiner', men hun forteller en historie som antyder at myten var en hindring.
Noen forskere, skriver hun, falt fremdeles i fellen med å anta 'støy' (søppel) for seksjoner av kode som laget korte proteiner: dvs. aminosyrekjeder mindre enn 100 basepar (BP). Da viste en ny prosess kalt Ribo-seq at disse korte genene ble transkribert til RNA som festes til ribosomer, antagelig for oversettelse.
"Selv da avskjediget mange forskere de resulterende miniproteinene som uviktige, og forventet at de var 'støy' som raskt ble forringet. Det har vært veldig utfordrende å overbevise folk om at disse ORF-ene er verdt en seriøs undersøkelse, sier Ji-Young Youn, en biokjemiker ved Hospital for Sick Children in Toronto."
Gamle vaner er vonde å vende. Forutsatt at evolusjonær søppel har vært en vitenskaps stopper tidligere: for eksempel når det gjaldt søppel -DNA og vestigiale organer. En ny generasjon forskere begynner imidlertid å tro at hvis noe finnes i et genom, celle eller organisme, må det ha et formål.

Bilde 2. Fra gen, via mRNA til aminosyrer og proteiner (tradisjonelt syn)

Funksjon i søppelet
En av de fordomsfrie forskerne, John Prensner, "ble interessert i hva resten av genomet hadde å tilby." Noen av de nyoppdagede sekvensene - så korte som 12 bp - kan til og med kalles 'mikroproteiner'. Hva gjorde de?
"Men for omtrent 3 år siden demonstrerte Prensner og kolleger at kreftceller inneholdt omtrent 550 av disse mikroproteinene. To år tidligere fant Sebastiaan van Heesch, en systembiolog ved Princess Máxima Center for Pediatric Oncology, lignende antall av de bittesmå proteinene i hjertevev. "Sebastiaan og jeg fant disse genene som er veldig, veldig kule, og vi mente verden burde vite om dem," sier Prensner."

Snart begynte genetikkens verden å kjenne til dem. Interessen for miniproteiner akselererte mellom 2021 og nåtiden. Pennisi skriver at "flere dusin andre forskere fra 20 institusjoner over fire kontinenter" slo seg sammen i et "SuperConsortium" for å "bringe orden til et relativt nytt felt" og for å få det økende antallet gener merket i Gencode, databasen over anerkjente gener. I 2022 hadde de oppsummert 7.264 ikke -kanoniske ORF-er i det menneskelige genomet (se forhåndstrykket på Biorxiv -lenke, med Prensner og Martinez oppført blant de 43 forfatterne).
"Alt i alt bekreftet de at en fjerdedel av de 7264 ikke-kanoniske ORF-ene de hadde talt opp, laget proteiner, rundt 3000 i alt. (En ORF kan leses flere veier, for å lage mer enn ett protein.)"

Pennisis artikkel diskuterer bare miniproteiner som er involvert i visse kreftformer og metabolske sykdommer som medisinske forskere håper kan bli mål for nye medisiner. Det kan imidlertid være for tidlig å skylde disse sykdommene på miniproteiner. Forskere har bare sett 'lysglimt' fra disse 'oversett proteinene' som utgjør en 'usett populasjon' av informasjonsbærende sekvenser. Vil de oppdage at miniproteinene som virker involvert i kreft skyldes sykdommen i stedet for å forårsake den? Youn leter etter "miniproteiner som spiller en rolle i hjerneutviklingen." Forfatterne av Biorxiv -artikkelen forventer at store funn kommer:
"Dette arbeidet vil gi en plattform for å fremme ncORF-avledede proteiner i biomedisinsk oppdagelse, utover mennesker, forskjellige dyr og planter der ncORFer blir observert på samme måte."
Logisk sett, hvis dyr, planter og mennesker har trivdes suksessrikt med tusenvis av miniproteiner i genomene sine, må de korte transkripsjonene gjøre noe nyttig.

Budbringer RNA -regulering
Budbringer (messenger) RNA (mRNA), de redigerte transkripsjonene av DNA, brukes som maler i ribosomer for å bygge proteiner. Så mye er velkjent. Men hva skal en gjøre med brukte mRNA-er? Hvis de ikke blir ødelagt, kan de fortsette å lage kopier av proteinene sine, lik ute-av-kontroll monteringslinjer. Forskere ved universitet i Würzburg har oppdaget "en prosess som bryter ned mRNA -molekyler i menneskekroppen spesielt effektivt," ifølge en pressemelding. En spesifikk RNA -modifisering kalt M6A utløser ribosomet for å ødelegge mRNA etter at det er oversatt til et protein. Ikke bare det, M6A er stedsspesifikt:
"Würzburg -forskerne var de første som oppdaget og observerer denne nedbrytningsprosessen: den kobler nedbrytningen av et mRNA direkte til de produserte proteiner og er betydelig raskere og mer effektiv enn tidligere kjente mekanismer for mRNA -nedbrytning."
Avgjørende fungerer denne spesielle veien bare når M6A er til stede i spesifikke regioner av mRNA. På denne måten ' kommenterer' M6A om tegningene for proteiner involvert i celledifferensiering - det vil si om en celle vil eksistere som en nervecelle, muskelcelle, hudcelle eller i en annen form.
Detaljer om denne effektive reguleringsprosessen ble publisert åpen tilgang i Molecular Cell -lenke.

Bilde 3. mRNA (M6A) er involvert i celledifferensiering

Og nå for Darwin -historien
Vi har nettopp sett bemerkelsesverdige detaljer i genomet som roper 'design'. For evolusjonister roper disse detaljene 'sjanse'. Hvis det eksisterer, må det ha utviklet seg! Her er et nylig eksempel fra en artikkel fra Universitet i Arizona om opprinnelsen til den genetiske koden:
"Den genetiske koden er denne fantastiske tingen der en streng med DNA eller RNA som inneholder sekvenser av fire nukleotider blir oversatt til proteinsekvenser ved bruk av 20 forskjellige aminosyrer," sa Joanna Masel, artikkelens seniorforfatter og professor i økologi og evolusjonsbiologi ved Universitetet i Arizona. "Det er en overveldende komplisert prosess, og koden vår er overraskende god. Det er nesten optimalt for en hel haug med ting, og det må ha utviklet seg trinnvis. "
å, kom an? "Det er så bra, det utviklet seg? Det som gjør denne øvelsen i kognitiv dissonans enda mer ironisk, er at artikkelen seriøst kritiserer tidligere evolusjonære forklaringer for den genetiske koden. Spesielt sier forfatteren at Miller-Urey-eksperimentet (et av evolusjonsikonene) villedet de som prøvde å forstå hvordan den genetiske koden kom i gang.

Bilde 4. Koder har generelt intelligent opphav

"Forfatterne hevder at den nåværende forståelsen av hvordan koden utviklet seg er feil, fordi den er avhengig av villedende laboratorieeksperimenter, snarere enn evolusjonære bevis. For eksempel hviler en av hjørnesteinene i konvensjonelt syn på genetisk kodeutvikling, på det berømte Urey-Miller-eksperimentet fra 1952, som forsøkte å simulere forholdene på en tidlig jord som sannsynligvis var vitne til livets opprinnelse."
Miller fikk aldri svovel-inneholdende aminosyrer, klager artikkelen: "Til tross for at elementet var rikelig på den tidlige jorda." Disse hullene spolerte de "konvensjonelle synspunktene på evolusjon av genetisk kode."

Som følge skulle Miller ha sluttet med "laboratorie-eksperimenter" og stolt mer på 'evolusjonære bevis', som vi alle vet, eksisterer i fantasien. Et favorittverktøy for å forestille seg denne type bevis er å sverge troskap til myten om fremgang (enkel til kompleks) og deretter å visualisere det som skjer i datamodeller. Teamet fra Universitetet i Arizona var fornøyd med å modellere enkle aminosyrer som ble komplekse, og korte strenger av aminosyrer ble lengre, i en 'antatt populasjon av organismer' som til slutt ga opphav til oss. "Dette gir hint om andre genetiske koder som kom foran våre, og som siden har forsvunnet i avgrunnen av geologisk tid."

Bilde 5. Filosofi eller vitenskap i bunnen?

De som er ukomfortable med å forestille seg hypotetiske populasjoner og koder som forsvinner i avgrunnen, vil ønske å forfølge bevis i den virkelige verden som er observerbare, testbare og repeterbare. Vil funksjonen bli gjenkjent i de nyoppdagede komponentene i genomet? Basert på tidligere trender foreslår jeg to ID-baserte spådommer: (1) De fleste av miniproteiner og mikroproteiner vil bli funnet å være gunstige, og (2) de vil trosse forsøk på å arrangere dem som byggesteiner til større proteiner. La oss se hva fremtidig forskning bringer.

Om forfatteren: DAVID COPPEDGE -kredit til David Coppedge (Bilde 6)

David Coppedge er en frilans vitenskapsreporter i Sør-California. Han har vært styremedlem i Illustra Media siden grunnleggelsen og fungerer som deres vitenskapskonsulent. Han jobbet ved NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i 14 år, på Cassini-oppdraget til Saturn, til han ble kastet ut i 2011 for å dele materiale om intelligent design, en diskriminerende handling som førte til en nasjonalt publisert rettssak i 2012. Discovery Institute støttet saken hans, men en ensom dommer dømte ham mot ham, uten forklaring. En naturfotograf, friluftsmann og musiker, David har B.S. grader i realfagsutdanning og i fysikk og holder presentasjoner om ID og andre vitenskapelige emner.