Design i fjerde dimensjon: 4D Nucleome Project
Evolution news https://evolutionnews.org/author/evolutionnews/ ; 22. september 2017
Oversatt herfra.
Bilde 1. Om menneskelig genom.
Human Genome Project fullført i 2003, var bare starten på noe langt større: forstå hele "nukleomet" av genetisk aktivitet. Først var det genomet: sekvensen av nukleotidbaser. Deretter var transkriptomet, biblioteket med transkriberte elementer, studert av ENCODE-konsortiet. Så var det GENCODE og modENCODE, som utviste regulatoriske elementer som modifiserer transkripsjon. Nå har Nature introdusert 4D Nucleome Project: en undersøkelse av hvordan alle disse faktorene samhandler i rom og tid:
"4D Nucleome Network har til hensikt å utvikle og anvende tilnærminger for å kartlegge strukturen og dynamikken til menneskets og musens genom i rom og tid, med sikte på å få dypere mekanistisk innsikt i hvordan kjernen (nucleus) er organisert og fungerer. Prosjektet skal utvikle og benchmarke eksperimentelle og beregningsmessige tilnærminger for måling av genom-konformasjon og kjerne-organisasjon, og undersøke hvordan disse bidrar til gen-regulering og andre genomfunksjoner. Validerte eksperimentelle teknologier vil bli kombinert med biofysiske tilnærminger for å generere kvantitative modeller av romlig genom-organisasjon i forskjellige biologiske tilstander, både i cellepopulasjoner og i enkeltceller." (min kursivering)
Vi har grunn til å forvente flere problemer for darwinismen med dette dristige initiativet. For én ting er det ingen omtale av evolusjon i den lange artikkelen, eller naturlig utvalg eller noe annet darwinistisk begrep: fitness, gunstig mutasjon, selektivt trykk - ingenting. Det er derimot mange designvennlige ord, spesielt funksjon og regulering og deres derivater:
"Det menneskelige genomet inneholder over 20.000 gener og et større antall regulatoriske elementer. Storskala studier i løpet av det siste tiåret har katalogisert disse komponentene i vårt genom og celletyper de er aktive i. The Encode, Roadmap Epigenome, International Human Epigenome Consortium, EpiGeneSys og FANTOM-prosjekter har kommentert tusenvis av gener og millioner av kandidatregulerende elementer. Imidlertid forblir vår forståelse av mekanismene som disse elementene utøver regulatoriske effekter på bestemte målgener over avstander på tusenvis av baser, og i noen tilfeller millioner av baser, ufullstendig." (min kursivering)
En annen grunn til å forvente god materiale for ID-advokater er at konsortiet er fokusert på å lete etter grunner for ting. Vi kan forvente at junk DNA-myten fortsetter å forsvinne.
I avsnittet "Relating Structure to Function" beskriver forfatterne hvordan forskere i 4D Nukleome-Netverket vil bruke prøvde og sanne metoder for å justere gener for å se hva resultatet blir:
"Et viktig og overordnet mål er å bestemme hvordan genomstrukturen og kromatinkonformasjonen modulerer genomfunksjonen i helse og sykdom. For dette formål vil 4DN-nettverket utforske eksperimentelle tilnærminger for å manipulere og forstyrre forskjellige funksjoner i 4D-nukleometrien. For det første, ved hjelp av CRISPR-Cas9-teknologier, kan DNA-elementer involvert i spesifikke kromatinstrukturer, for eksempel domenegrenser eller kromatinløkker, bli endret, plassert eller slettet. Andre, definerte kromatinstrukturer, slik som kromatinløkker, vil bli konstruert de novo ved å målrette proteiner som kan (bli indusert til) dimerisere med deres partner-loopingsproteiner. For det tredje vil andre CRISPR-Cas9 tilnærminger bli brukt til å målrette enzymer (for eksempel histon-modifiserende enzymer, strukturelle proteiner) eller ncRNAer til bestemte steder i genomet. For det fjerde vil flere grupper forstyrre nukleær compartment-alization ved å utvikle metoder for " koble-om" kromosomregioner til forskjellige kjerne (nuclear) rom, enten ved å integrere spesifikke DNA-sekvenser som er i stand til autonom målretting av plassering av forskjellige kjerne-rom, eller ved å binde bestemte proteiner til disse stedene for å oppnå lignende reposisjonering.
For det femte vil cellelinjer bli generert for betinget eller midlertidig fjerning av kjerne-legemer eller kandidatkromosomers- arkitektoniske proteiner (som CTCF og kohesin) eller RNAer. For det sjette, vil ytterligere metoder bli utviklet for å ha kjerne-legemer på spesifikke kromosom steder. Endelig vil biofysiske 
tilnærminger utvikles for mikromekanisk å forstyrre cellekjerner og kromosomer etterfulgt av direkte avbildning av spesifikke loci. Selv om det forblir er utfordrende å etablere direkte årsak-og-virkning-forhold, kan analyse av virkningene av noen av disse forstyrrelsene på prosesser, slik som gen-uttrykk og DNA-replikasjon, gi dypere mekanisk innsikt i rollene av kromosomstruktur og kjerne-organisasjon ved regulering av genomet."
"Hvis det ikke er i uorden, ikke fiks det," heter ordtaket, men noen ganger er det å ødelegge ting den beste måten å lære hvordan noe fungerer. Hva skjer hvis vi forandrer formen på et kromosom? Hva skjer hvis vi fjerner et ikke-kodende RNA (ncRNA), eller plasserer det et annet sted? Hva skjer om vi "kobler om" kromosomregioner til ulike kjerne-avdelinger? Eksperimenter vil tillate team å bygge opp bilder av hvilke elementer som regulerer hvilke prosesser.
Akkurat som ENCODE-lag ved flere institusjoner fastslo at det meste av genomet er transkribert, vil 4D Nucleome Network sannsynligvis finne at det meste av genomet er funksjonelt.
"Etter å ha bestemt den komplette DNA- sekvensen for det humane genom og påfølgende kartlegging av de fleste gener og potensielle regulatoriske elementer, er vi nå i en posisjon som kan betraktes som den tredje fasen av det menneskelige genomprosjekt. I denne fasen, som bygger videre på og utvider andre epigenom-kartleggingstiltak som nevnt ovenfor, er den romlige organisasjonen av genomet belyst og dets funksjonelle implikasjoner avslørt. Dette krever et bredt spekter av teknologier fra feltene bildebehandling, genomikk, genteknologi, biofysikk, beregnings-biologi og matematisk modellering. 4DN-nettverket, som presenteres her, gir en mekanisme for å løse denne unike tverrfaglige utfordringen. Videre vil politikken for åpenhet og gjennomsiktighet både innenfor nettverket og med det bredere vitenskapelige samfunnet, og offentlig deling av alle metoder, data og modeller sikre rask formidling av ny kunnskap, som ytterligere forsterker den potensielle effekten av arbeidet. Dette vil også kreve samarbeid og etablering av forbindelser til andre relaterte tiltak verden rundt, for eksempel initiativet til å starte et europeisk 4DN-prosjekt, som for tiden er under utvikling. Sammen lover disse integrerte studiene å tillate å forflytte seg fra en én-dimensjonal representasjon av genomet som en lang DNA-sekvens til en romlig og dynamisk organisert tredimensjonal struktur av det levende og funksjonelle genomet inni celler."
Spennende dager er fremover. Hvis sekvens alene var tilstrekkelig for en design-slutning, hvor mye mer vil en 3-D romlig organisasjon som opererer i den fjerde dimensjonen av tid sannsynligvis proklamere design?
Fokuset til dette prosjektet på funksjon driver innovasjon. For å nå sine mål, må forskerne komme med nye instrumenter, teknikker og modeller. I stedet for å avvise hva de ikke forstår som søppel, vil de vite hva nukleomet gjør. Dette er sunt for vitenskapen. Det er styrt mot å oppnå dype funn, utdype vår forståelse av genetikk og epigenetikk. Det er rettet mot å gi praktiske bruksområder for helse og medisin.
La oss gjøre noen ID-spådommer: (1) Den romlige oppstillingen av kjerne-elementer (som kromosomer) vil vise seg å være funksjonell. (2) Tidsinteraksjonene av elementene vil vise seg å være funksjonelle. (3) Dan Graur vil bli mer sint {kjemper for å beholde 'junk-DNA' begrepet -oversetters tilføyelse}-her.
Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund.