Βρέθηκε δεύτερος κώδικας κρυμμένος στο DNA. Scientists discover double meaning in genetic code

This image shows the structure a DNA molecule. Scientists have discovered a second code hiding within DNA. This second code contains information that changes how scientists read the instructions contained in DNA and interpret mutations to make sense of health and disease. A research team led by Dr. John Stamatoyannopoulos, University of Washington associate professor of genome sciences and of medicine, made the discovery. Image credit: Richard Wheeler / CC BY-SA 3.0.

Έναν δεύτερο κώδικα που κρύβεται μέσα στο ανθρώπινο DNA υποστηρίζουν ότι ανακάλυψαν ερευνητές του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον στο Σιατλ με επικεφαλής Έλληνα επιστήμονα. Η ερευνητική ομάδα υπό τον αναπληρωτή καθηγητή Επιστημών του Γονιδιώματος και Ιατρικής Γιάννη Σταματογιαννόπουλο αναφέρει, σύμφωνα με σχετικό δελτίο Τύπου του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον, ότι αυτός ο δεύτερος κρυμμένος κώδικας περιέχει πληροφορίες που αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίον διαβάζονται οι οδηγίες που περιέχονται στο DNA και ερμηνεύονται οι μεταλλάξεις που συντελούν στην υγεία και στην ασθένεια.

Η ερευνητική αυτή δουλειά που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Science» αποτελεί μέρος του προγράμματος ENCODE – του προγράμματος που αφορά την Εγκυκλοπαίδεια των Στοιχείων DNA και έχει ως στόχο να ανακαλύψει πού και πώς οι οδηγίες σχετικά με τις βιολογικές λειτουργίες του οργανισμού αποθηκεύονται στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Αυτή η μακροχρόνια, διεθνής προσπάθεια χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ερευνητικό Ινστιτούτο για το Ανθρώπινο Γονιδίωμα.

Οι δύο γλώσσες

Genome scientist Dr. John Stamatoyannopoulos is part of the international ENCODE effort to discover regulatory elements of DNA. Credit: Rick Dahms

Από την αποκωδικοποίηση του γενετικού κώδικα τη δεκαετία του 1960 οι επιστήμονες πίστευαν ότι αυτός χρησιμοποιείται αποκλειστικώς για την «καταγραφή» πληροφοριών που αφορούν τις πρωτεΐνες. Οι επιστήμονες όμως από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον ανακάλυψαν ότι στο γονιδίωμα ο γενετικός κώδικας χρησιμοποιείται για την καταγραφή δύο ξεχωριστών γλωσσών. Η μία περιγράφει το πώς δημιουργούνται οι πρωτεΐνες και η δεύτερη δίνει εντολή στο κύτταρο σχετικά με το πώς ελέγχονται τα γονίδια. Η μια γλώσσα είναι γραμμένη… επάνω στην άλλη και για αυτόν τον λόγο η δεύτερη γλώσσα παρέμενε κρυμμένη για τόσο καιρό.

Με δηλώσεις του στο δελτίο Τύπου του πανεπιστημίου ο δρ Σταματογιαννόπουλος ανέφερε ότι «για περισσότερα από 40 χρόνια υποθέταμε ότι οι αλλαγές στο DNA που επιδρούν στον γενετικό κώδικα αφορούν μόνο τη σύνθεση πρωτεϊνών. Τώρα γνωρίζουμε ότι αυτή η βασική υπόθεση σχετικά με την ανάγνωση του ανθρώπινου γονιδιώματος μας προσέφερε μόνο τη μισή εικόνα. Τα καινούργια ευρήματα δείχνουν ότι το DNA μας αποτελεί μια απίστευτα ισχυρή συσκευή αποθήκευσης πληροφοριών, την οποία η φύση έχει εκμεταλλευθεί στο έπακρο και με μη αναμενόμενους τρόπους».

Τα duons

Duons, the secret life of Codons. Codons as you probably are aware, are sequences of our DNA that are read in triplicate. For example, Adenine Adenine Adenine or AAA in sequence codes for the amino acid lysine. You can look at all of the Codon translations by googling 'Universal Codon Chart'. Some of these codons have multiple functions and have been dubbed Duons or Dual purpose codons. So at the same time as the tRNA is reading the codon to transcribe the instructions for making that amino acid, a secondary signal is being sent to the cells.

Ο γενετικός κώδικας χρησιμοποιεί μια αλφάβητο 64 γραμμάτων που ονομάζονται κωδικόνια (codons). H ερευνητική ομάδα υπό τον κ. Σταματογιαννόπουλο ανακάλυψε τώρα ότι ορισμένα από αυτά τα κωδικόνια τα οποία ονομάστηκαν duons (σε ελεύθερη μετάφραση δυόνια, κωδικόνια δηλαδή με διττό ρόλο) μπορούν να έχουν δύο… χρήσεις, μια που συνδέεται με την αλληλούχηση των πρωτεϊνών και μια δεύτερη που αφορά τον έλεγχο των γονιδίων. Οι δύο αυτοί ρόλοι φαίνεται ότι έχουν εξελιχθεί παράλληλα – οι οδηγίες δηλαδή σχετικά με τον έλεγχο των γονιδίων πιθανότατα βοηθούν στο να σταθεροποιούνται ορισμένα χαρακτηριστικά των πρωτεϊνών καθώς και ο τρόπος σύνθεσής τους.

The genetic code consists of 64 codons and the amino acids specified by these codons. The codons are written 5' to 3', as they appear in the mRNA. AUG is an initiation codon; UAA, UAG, and UGA are termination (stop) codons. © 2005 W. H. Freeman Pierce, Benjamin. Genetics: A Conceptual Approach, 2nd ed.

Στο δελτίο Τύπου του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον σημειώνεται ότι η ανακάλυψη των duons αναμένεται να έχει σημαντική επίδραση στον τρόπο με τον οποίον οι επιστήμονες ερμηνεύουν το γονιδίωμα ενός ασθενούς ανοίγοντας τον δρόμο για καλύτερη διάγνωση και θεραπεία ασθενειών. «Το γεγονός ότι ο γενετικός κώδικας μπορεί ταυτοχρόνως να γράφει δύο είδη πληροφοριών σημαίνει ότι πολλές αλλαγές στο DNA οι οποίες φαίνεται να τροποποιούν τις αλληλουχίες των πρωτεϊνών μπορεί στην πραγματικότητα να προκαλούν ασθένειες παρεμβαίνοντας στον έλεγχο των γονιδίων ή ακόμη και παρεμβαίνοντας την ίδια στιγμή και στους δύο μηχανισμούς – αυτόν των γονιδίων και αυτόν των πρωτεϊνών» καταλήγει ο ελληνικής καταγωγής επιστήμονας.