Nur etwa 1 Prozent der DNA besteht aus proteinkodierenden Genen; die anderen 99 Prozent sind nichtkodierend. Nicht codierende DNA enthält keine Anweisungen zur Herstellung von Proteinen. Wissenschaftler dachten einmal, nichtcodierende DNA sei „Müll“, ohne bekannten Zweck. Es wird jedoch klar, dass zumindest ein Teil davon für die Funktion von Zellen, insbesondere die Kontrolle der Genaktivität, unerlässlich ist. Beispielsweise enthält nicht codierende DNA Sequenzen, die als regulatorische Elemente fungieren und bestimmen, wann und wo Gene ein-und ausgeschaltet werden., Solche Elemente bieten Stellen für spezialisierte Proteine (Transkriptionsfaktoren genannt), an denen sie sich anhaften (binden) und entweder den Prozess aktivieren oder unterdrücken können, durch den die Informationen aus Genen in Proteine umgewandelt werden (Transkription). Nicht codierende DNA enthält viele Arten von regulatorischen Elementen:
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Promotoren stellen Bindungsstellen für die Proteinmaschinerie bereit, die die Transkription durchführt. Promotoren werden typischerweise direkt vor dem Gen auf dem DNA-Strang gefunden.
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Enhancer bieten Bindungsstellen für Proteine, die die Transkription aktivieren., Enhancer können auf dem DNA-Strang vor oder nach dem Gen gefunden werden, das sie kontrollieren, manchmal weit weg.
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Schalldämpfer bieten Bindungsstellen für Proteine, die die Transkription unterdrücken. Wie Enhancer können Schalldämpfer vor oder nach dem von ihnen kontrollierten Gen gefunden werden und können sich auf dem DNA-Strang in einiger Entfernung befinden.
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Isolatoren bieten Bindungsstellen für Proteine, die die Transkription auf verschiedene Arten steuern. Einige verhindern, dass Enhancer bei der Transkription helfen (Enhancer-Blocker-Isolatoren)., Andere verhindern strukturelle Veränderungen in der DNA, die die Genaktivität unterdrücken (Barriereisolatoren). Einige Isolatoren können sowohl als Enhancer-Blocker als auch als Barriere fungieren.
Andere Regionen nicht codierender DNA liefern Anweisungen zur Bildung bestimmter Arten von RNA-Molekülen. RNA ist ein chemischer Cousin von DNA., Beispiele für spezialisierte RNA-Moleküle, die aus nicht codierender DNA hergestellt werden, sind Transfer-RNAs
(tRNAs) und ribosomale RNAs (rRNAs), die dabei helfen, Proteinbausteine (Aminosäuren) zu einer Kette zusammenzubauen, die ein Protein bildet; microRNAs (miRNAs), kurze RNA-Längen, die den Prozess der Proteinproduktion blockieren; und lange nicht codierende RNAs (lncRNAs), die länger sind als längen von RNA, die unterschiedliche Rollen bei der Regulierung der Genaktivität spielen.
Einige Strukturelemente von Chromosomen sind ebenfalls Teil der nicht kodierenden DNA., Zum Beispiel bilden wiederholte nichtcodierende DNA-Sequenzen an den Enden der Chromosomen Telomere. Telomere schützen die Enden der Chromosomen vor dem Abbau während des Kopierens von genetischem Material. Repetitive nichtcodierende DNA-Sequenzen bilden auch Satelliten-DNA, die Teil anderer Strukturelemente ist. Satelliten-DNA ist die Grundlage des Zentromers, das der Verengungspunkt des X-förmigen Chromosomenpaares ist. Satelliten-DNA bildet auch Heterochromatin, eine dicht gepackte DNA, die für die Kontrolle der Genaktivität und die Aufrechterhaltung der Chromosomenstruktur wichtig ist.,
Einige nicht kodierende DNA-Regionen, sogenannte Introns, befinden sich in proteinkodierenden Genen, werden jedoch entfernt, bevor ein Protein hergestellt wird. Regulatorische Elemente wie Enhancer, können sich in introns. Andere nicht kodierende Regionen befinden sich zwischen Genen und werden als intergene Regionen bezeichnet.
Die Identität regulatorischer Elemente und anderer funktioneller Regionen in nicht kodierender DNA ist nicht vollständig verstanden. Forscher arbeiten daran, den Ort und die Rolle dieser genetischen Komponenten zu verstehen.
Wissenschaftliche Zeitschriftenartikel zur weiteren Lektüre
Maston GA, Evans SK, Green MR., Transkriptionelle regulatorische Elemente im menschlichen Genom. Annu Rev Genomics Hum Genet. 2006;7:29-59. Bewertung. PubMed: 16719718.
ENCODE Project Consortium. Eine integrierte Enzyklopädie der DNA-Elemente im menschlichen Genom. Natur. 2012 September 6;489 (7414): 57-74. doi: 10.1038 / natur11247. PubMed: 22955616; Kostenloser Volltext verfügbar bei PubMed Central: PMC3439153.
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