ยีนของเจิร์มไลน์บางตัวในC. elegansได้รับใบอนุญาตให้ดำเนินการจาก ‘ลายน้ำ’ ของจีโนม
“ดีเอ็นเอขยะ” อาจเป็นส่วนสำคัญของการสืบทอดของเวิร์ม ส่วนหนึ่งของ DNA ที่ไม่ใช้แล้วทิ้งนี้ทำหน้าที่เป็น “ลายน้ำ” เพื่อตรวจสอบ ยีนของพยาธิตัวกลมของ Caenorhabditis elegansและแยกความแตกต่างจากยีนต่างประเทศที่ต้องปิดตัวลงนักวิจัยรายงานในเซลล์ 14 กรกฎาคม
ยีนที่มีลายน้ำ – เรียกว่า PATC – ได้รับการปกป้องจากการถูกปิด ยีนเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะทำงานอยู่ในสายพันธุกรรม (ไข่และสเปิร์มและเซลล์ที่ก่อให้เกิดพวกมัน) นักวิจัยค้นพบยีนที่ไม่มีรหัสการตรวจสอบโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสายเชื้อโรค นั่นทำให้เกิดความเป็นไปได้ที่สปีชีส์อื่น ๆ บางทีแม้แต่มนุษย์ก็ออกใบอนุญาตการทำงานของยีนเจิร์มไลน์ของพวกมันเอง
นักวิจัยรู้ว่า ชุดคำสั่งทางพันธุกรรมของ C. elegansซึ่งเป็นจีโนมของมันนั้นเกลื่อนไปด้วย PATCs (ย่อมาจากกลุ่ม A n /T n เป็นระยะๆ ) แต่ไม่รู้ว่าทำไม PATCs เป็นช่วงสั้นๆ ของการสร้างบล็อค DNA อะดีนีนหรือไทมีนที่แยกจากกันโดยหน่วยการสร้างหรือเบสอื่นๆ การรันแต่ละครั้งมีค่าเฉลี่ยประมาณ 10 ฐานจนถึงการเริ่มต้นคลัสเตอร์ A หรือ T ถัดไป (เช่น TTTTaatggAAAA เป็นต้น) Christian Frøkjær-Jensen ผู้เขียนร่วมการศึกษากล่าวว่าประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ของจีโนมของหนอนนั้นถูกทำเครื่องหมายด้วยกลุ่ม A หรือ T
ในขณะที่สัตว์อื่นๆ ดูเหมือนจะไม่มีรูปแบบปกติของ A และ T เหมือนกับที่C. elegansมี “แนวคิดทั่วไปที่ว่าสปีชีส์สามารถทำเครื่องหมายส่วนต่างๆ ของจีโนมของพวกมันและปกป้องพวกมันจากการเงียบ … สามารถนำไปใช้กับสิ่งมีชีวิตอื่นได้” แอนดรูว์กล่าว สเปนซ์ นักพันธุศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโตรอนโตซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาวิจัยนี้
ในปี 2549 นักพันธุศาสตร์จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด แอนดรูว์ ไฟร์ และเพื่อนร่วมงานชี้ให้เห็นว่ารอยสักของ AT มักเกี่ยวข้องกับยีนที่ทำงานอยู่ในสายพันธุกรรม ลายน้ำเหล่านี้ถูกพบใน DNA ของสารตัวเติม เรียกว่า introns คั่นกลางระหว่างส่วนต่างๆ ของยีนที่มีข้อมูลที่ใช้สร้างโปรตีน Introns ถูกตัดออกและโยนทิ้งก่อนที่สำเนา RNA ของยีนจะถูกอ่านโดยเครื่องจักรสร้างโปรตีน Introns บางครั้งมีข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการควบคุมยีน ดูเหมือนว่าจะเป็นสิ่งที่ PATCs กำลังทำอยู่
ไฟและเพื่อนร่วมงาน ตั้งข้อสังเกต ว่า PATCs ช่วยC. elegansปกป้องยีนของตัวเองจากการถูกปิดใช้งานโดยกลไกการป้องกันระดับโมเลกุลที่หยุดการบุกรุกของ DNA ต่างประเทศ (ไฟได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ พ.ศ. 2549 ( SN: 10/7/06, p. 229 ) สำหรับการค้นพบกลไกดังกล่าวอย่างใดอย่างหนึ่งคือระบบปิดเสียงของยีนที่เรียกว่า RNA interference หรือ RNAi.) DNA ของคนต่างด้าวจากไวรัสหรือความเห็นแก่ตัว ชิ้นส่วนของสารพันธุกรรมที่เรียกว่า transposons หรือยีนกระโดด สามารถสร้างความเสียหายให้กับจีโนม ทำลายยีนที่พวกมันกระโดดเข้าไปได้ สิ่งสำคัญคือต้องหยุดยีนกระโดดในสายพันธุกรรม เพราะ DNA ในเซลล์เหล่านั้นจะถูกส่งต่อไปยังคนรุ่นต่อไป
เพื่อต่อสู้กับจัมเปอร์C. elegansและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ
ได้ปรับใช้กองทัพของ RNA ที่รบกวนขนาดเล็กซึ่งจะทำลายสำเนา RNA ของยีนต่างประเทศ RNA ขนาดเล็กอื่น ๆ ที่รู้จักกันในชื่อ piRNAs ซึ่งเป็นกลไกของเซลล์โดยตรงที่ยืดเทปอันตรายระดับโมเลกุลผ่าน DNA ซึ่งทรานสโปซอนและมนุษย์ต่างดาวอื่นๆ อาณาเขตนอกขอบเขตดังกล่าวเรียกว่าเฮเทอโรโครมาตินและยีนถูกปิด แม้ว่าบางครั้ง ยีนพื้นเมืองที่สำคัญบางตัวที่จำเป็นต้องคงไว้ซึ่งติดอยู่เบื้องหลัง PATC อาจเป็นใบอนุญาตปฏิบัติการที่ปล่อยให้ยีนดั้งเดิมในเฮเทอโรโครมาตินยังคงทำงานอยู่
ในปี 2549 Fire และเพื่อนร่วมงานไม่มีข้อมูลที่จะสำรองความคิดของพวกเขา การศึกษาใหม่ทำให้สมมติฐานของ Fire ถูกทดสอบ “โอ้ พระเจ้า พวกเขาทดสอบแล้วหรือยัง เป็นการวิเคราะห์ที่ละเอียดและครบถ้วนจริงๆ” นักพันธุศาสตร์ Susan Strom จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซกล่าว
ในการศึกษาครั้งใหม่ Fire, Frøkjær-Jensen และเพื่อนร่วมงานได้ออกแบบยีนสำหรับโปรตีนแมงกะพรุนเรืองแสงที่มีอินตรอนที่มีลายน้ำ PATC เมื่อนักวิจัยใส่ยีนที่ประกอบด้วย PATC ในบริเวณเฮเทอโรโครมาตินของจีโนม ยีนดังกล่าวจะเปิดขึ้นและทำให้เซลล์สืบพันธุ์ของหนอนเรืองแสง แต่ยีนแมงกะพรุนตัวเดียวกันที่ไม่มี PATC ถูกปิด ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นหลักฐานว่า PATCs ปกป้องยีนจากการถูกปิด สิ่งที่เกิดขึ้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด
สตอร์มไม่แน่ใจว่าสิ่งมีชีวิตอื่นๆ จำเป็นต้องมีใบรับรองดีเอ็นเอเพื่อให้ยีนของพวกมันเปิดใช้งานได้ในย่านที่คับคั่ง หนอน C. elegansมีโครโมโซมผิดปกติ เกือบสองในสามของโครโมโซมแต่ละอันเป็นพื้นที่รกร้างเฮเทอโรโครมาติน ใบอนุญาตของ PATC อาจจำเป็นเฉพาะในกรณีที่รุนแรงเช่นนี้เท่านั้น เธอกล่าว
ไฟบอกว่าเขายังไม่พร้อมที่จะประกาศว่า DNA ขยะทั้งหมดอาจมีประโยชน์ “แน่นอนว่ามีทองคำอยู่ในสิ่งที่เราเห็นที่นี่” เขากล่าว “แต่คำถามก็คือว่ามันเป็นทองคำทั้งหมดหรือไม่”
หลังจากกล่าวว่าห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่ที่ได้รับทุนสนับสนุนมาอย่างดีจำนวนไม่กี่ห้องมีอิทธิพลต่อการวิจัยดีเอ็นเอในสมัยโบราณ Raff ไม่ได้สำรวจความหมายของความเข้มข้นของทรัพยากรนั้นสำหรับการศึกษาการอพยพของมนุษย์ในสมัยโบราณ แต่หนังสือของเธอให้มุมมองที่สมดุลเกี่ยวกับสิ่งที่ทราบเกี่ยวกับกลุ่มชนกลุ่มแรก และวิธีที่นักวิทยาศาสตร์สามารถร่วมมือกับลูกหลานในยุคปัจจุบันได้
