Niet-coderend DNA

Utricularia gibba heeft slechts 3% niet-coderend DNA.[1]

Niet-coderend DNA bestaat uit componenten van DNA die geen eiwit coderen.

Aandeel niet-coderend DNA in het genoom

De hoeveelheid niet-coderend DNA in het genoom verschilt sterk tussen de organismen. Het menselijk genoom bevat ruim 98% niet-coderend DNA[2], terwijl Utricularia gibba van de blaasjeskruidfamilie maar 3% niet-coderend DNA heeft. Van Polychaos dubium bevat het genoom meer dan 200 keer zoveel niet-coderend DNA als het menselijk genoom[3] en het genoom van Takifugu rubripes bevat ongeveer 90% niet-coderend DNA.[4]

Bij de eukaryoten bestaat in het algemeen het grootste deel van het genoom uit niet-coderend DNA.[5] Het genoom van prokaryoten heeft 5 tot 20% niet-coderend DNA.[6] De grootste verschillen in de grootte van het genoom tussen organismen berusten op de verschillende hoeveelheden niet-coderend DNA.

Delen van het niet-coderende DNA bij Utricularia gibba worden bij de plant verwijderd door deleties, waardoor deze weinig niet-coderend DNA heeft.

Functies van niet-coderend DNA

Sommige stukken niet-coderende DNA vormen niet-coderend RNA, zoals transfer-RNA, ribosomaal RNA en regulerende RNA's tijdens de transcriptie. Ze zijn onder andere ook bij centromeren en telomeren betrokken. Verder komen er pseudogenen als niet-coderend DNA voor. Dit zijn kopieën van genen die door mutatie niet meer functioneel zijn. In het kader van de evolutietheorie zijn ze het uitgangsmateriaal voor nieuwe genen met nieuwe eigenschappen. Dit niet-coderende DNA wordt ook wel junk-DNA genoemd, daterend van toen nog werd gedacht dat dit DNA geen functie had.

Onderzoekers hebben begin 21e eeuw hebben moleculaire stoptekens, klokken, schakelaars en versterkers in het niet-coderende DNA ontdekt. Deze reguleren wanneer en hoe de eiwitten, die in het coderende DNA worden gespecificeerd, moeten worden gebruikt.[7] Ze baseerden zich daarbij op een aspecifieke binding van transcriptiefactoren, wat door sommige critici werd beschouwd als transcriptionele 'ruis'.[8]

Gebleken is dat kleine verschillen in het niet-coderende DNA leiden tot grote verschillen in het uiterlijk van organismen die met dezelfde eiwitten zijn gemaakt.[9] Hiermee lijken (delen) van het junk-DNA belangrijk te zijn voor de wijze waarop de geproduceerde eiwitten verwerkt worden in de cel. Het werd in 2012 duidelijk dat het meeste junk-DNA wel degelijk belangrijke functies heeft en zelfs essentieel is voor een goed functioneren van de processen in de cel.[10]

Tot het niet-coderend DNA behoren verder:

Voetnoten
  1. ↑ "Worlds Record Breaking Plant: Deletes its Noncoding "Junk" DNA", Design & Trend, May 12, 2013. Gearchiveerd op 25 maart 2016. Geraadpleegd op 4 juni 2013.
  2. ↑ Source: Boundless. “Noncoding DNA.” Boundless Biology Boundless, 26 May. 2016. Retrieved 10 Feb. 2017 from https://web.archive.org/web/20170211075917/https://www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/evolution-and-the-origin-of-species-18/evolution-of-genomes-127/noncoding-dna-512-13092/
  3. ↑ Gregory TR, Hebert PD (April 1999). The modulation of DNA content: proximate causes and ultimate consequences. Genome Res. 9 (4): 317–24. PMID 10207154. DOI: 10.1101/gr.9.4.317.
  4. ↑ Elgar G, Vavouri T (July 2008). Tuning in to the signals: noncoding sequence conservation in vertebrate genomes. Trends Genet. 24 (7): 344–52. PMID 18514361. DOI: 10.1016/j.tig.2008.04.005.
  5. ↑ J.S. Mattick, I.V. Makunin: Non-coding RNA. In: Hum. Mol. Genet. 15 (Review Issue 1), 2006, S. R17-R29, PMID 16651366 DOI:10.1093/hmg/ddl046 PDF
  6. ↑ Costa, Fabrico (2012). Non-coding RNAs and Epigenetic Regulation of Gene Expression: Drivers of Natural Selection. Caister Academic Press, "7 Non-coding RNAs, Epigenomics, and Complexity in Human Cells". ISBN 1904455948.
  7. ↑ The ENCODE project Consortium 2007 Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project. Nature 447 (7146):799-816
  8. ↑ (en) Palazzo, Alexander F., Gregory, T. Ryan (8 mei 2014). The Case for Junk DNA. PLOS Genetics 10 (5): e1004351. ISSN:1553-7404. PMID: 24809441. PMC: PMC4014423. DOI:10.1371/journal.pgen.1004351.
  9. ↑ Goode, D.L. et al. 2010 Evolutionary constraint facilitates interpretation of genetic variation in resequensed human genomes. Genome research 20 (3):301-310
  10. ↑ Bits of Mystery DNA, Far From ‘Junk,’ Play Crucial Role