ทำไมมนุษย์ถึงได้มียีน (gene) น้อยมาก โพสต์เมื่อ:
17:37 วันที่ 26 ก.ค. 2548 ชมแล้ว:
148,978  ตอบแล้ว:
8
ทำไมมนุษย์ถึงได้มียีน (gene) น้อยมาก
Why Do Humans Have So Few Genes?
ในวารสาร Science, Vol 309, Issue 5731, 79 , 1 July 2005 กล่าวว่า เมื่อกลุ่มนักชีววิทยาได้ทำลำดับ จีโนม ของมนุษย์ (human genome sequencing) เสร็จสมบูรณ์ ในช่วงปลายทศวรรษของช่วงปี 1990 ก็ได้มีการพยายามที่จะหาจำนวนยีนทั้งหมดที่มีอยู่ในลำดับเบส 3 พันล้านคู่เบส ซึ่งประกอบมาเป็น ดีเอ็นเอ (DNA) ของเรา ซึ่งมันก็ใกล้ความจริงเข้ามาทุกที การประชุมของผู้รอบรู้ตลอดมาในทศวรรษนี้ ได้เสนอไว้ว่า ควรมีราวๆ 100,000 ยีน ที่จะรับผิดชอบกระบวนการนับหมื่นนับแสนกระบวนการภายในเซลล์ ซึ่งทำให้เซลล์ของเราสามารถทำงานได้อย่างเป็นปกติ แต่ความเป็นจริงแล้ว เรามีเพียงแค่กว่า 25,000 ยีนเท่านั้น จำนวนยีนขนาดนี้ ใกล้เคียงกับพืชดอกขนาดเล็กชนิดหนึ่งที่ชื่อว่า อะราบิดอปสิส Arabidopsis ซึ่งมากกว่า
ไส้เดือนดิน(Caenorhabditis elegan) เพียงเล็กน้อยเท่านั้น
ความประหลาดใจครั้งใหญ่นี้ ได้ระดมการเพิ่มขึ้นอย่างจริงจังของนักพันธุศาสตร์ จีโนมของมนุษย์เรา และพวกสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนั้นค่อนข้างยืดหยุ่น และซับซ้อนมากกว่าที่เห็น ความคิดเก่าๆที่ว่า หนึ่งยีนสร้างโปรตีนหนึ่งชนิด (one gene/one protein) ได้ถูกโละไปโดยปริยาย ปัจจุบันนี้เป็นที่แน่ชัดแล้วว่า มีหลายยีนที่สามารถสร้างโปรตีนได้มากกว่า 1 ชนิด
โปรตีนควบคุม (Regulatory protein), อาร์เอ็นเอ (RNA), ดีเอ็นเอ เล็กน้อยที่ไม่ได้สังเคราะห์อะไร แม้แต่สารเคมี และความแปรผันของโครงสร้างของจีโนม ควบคุมตัวมันเองว่า อย่างไร ที่ไหน และเมื่อไหร่ที่ยีนจะแสดงออก บ่งบอกว่า ส่วนต่างๆเหล่นี้ทำงานด้วยกันอย่างไร เพื่อที่จะค้นหาการแสดงออกของยีน เป็นหนึ่งในงานหลักที่ท้ายทายนักชีววิทยาในปัจจุบัน ในช่วงสองสามปีก่อนหน้านี้ ได้มีการค้นพบแล้วว่า ปรากฎการณ์หนึ่งที่เรียกว่า อัลเทอร์เนทีฟ สไปลซิ่ง (Alternative splicing) เป็นหนึ่งในเหตุผลที่ซับซ้อนว่าทำไมมนุษย์ถึงมียีนน้อยนัก ในจีโนมมนุษย์จะมี ดีเอ็นเอ ส่วนที่แสดงออก เรียกว่า เอกซอน (exon) และส่วนที่ไม่แสดงออก เรียกว่า อินตรอน (intron) ในยีนบางชนิด การรวมกันของส่วน เอกซอน ในวิธีต่างๆกัน ซึ่งเกิดในช่วงเวลาต่างกัน ทำให้ได้โปรตีนที่ต่างกันออกไป อัลเทอร์เนทีฟ สไปลซิ่ง ได้ทุกพิจารณามาเป็นเวลานานว่า ทำให้เกิดการสะดุดระหว่างการทรานสคริปชั่น (transcription) แต่นักวิทยาศาสตร์ก็สรุปว่ามันเกิดขึ้นกว่าครึ่งของยีนของเรา หรือบางคนอาจบอกว่าเกิดขึ้นเกือบทุกยีน นั่นเป็นคำตอบที่ว่าทำไมยีนจำนวนเล็กน้อยสามารถผลิตโปรตีนจำนวนนับร้อยนับพันได้ แต่กลไกของการที่ทรานสคริปชั่นจะตัดสินว่า ยีนส่วนไหนจะถูกอ่านในเวลาที่จำเพาะเจาะจง ได้อย่างไร ยังคงเป็นปริศนา สิ่งเดียวกันนี้ก็สามารถถึงกลไกนี้ว่า ยีนไหน หรือยีนที่เหมาะสมจะถูกเปิด หรือปิด ที่เวลาและสถานที่ที่เจาะเพาะเจาะจง นักวิทยาศาสตร์พบว่า แต่ละยีนต้องการสิ่งที่จะมาสนับสนุนนับร้อย จึงจะสามารถทำงานได้ นั่นรวมถึงโปรตีนที่จะหยุดหรือกระตุ้นการทำงานของยีนชนิดหนึ่งๆ ตัวอย่างเช่นการเติมกลุ่ม เอททิล (ethyl) หรือ เมททิล (methyl) ลงใน ดีเอ็นเอ โปรตีนที่ชื่อ ทรานสคริปชั่นแฟกเตอร์ (Transcription factor) จะทำปฏิกิริยากับยีนได้โดยตรงมากขึ้น มันจะจับกับส่วนที่เรียกว่า จุดลงจอด (landing site) อยู่ใกล้ๆกับยีนที่มันควบคุม และด้วย อัลเทอร์เนทีฟ สไปลซิ่ง การกระตุ้นของการรวมตัวที่แตกต่างกันของจุดลงจอด ทำให้เกิดความเป็นไปได้ให้เกิดการควบคุมที่ประณีตบรรจงของการแสดงออกของยีน แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่สามารถอธิบายได้อย่างแน่ชัดว่า แต่ละปัจจัยนั้น ทำงานและควบคุมอย่างไร หรือทำอย่างไรมันจะได้ควบคุมได้อย่างพอดีใน อัลเทอร์เนทีฟ สไปลซิ่ง
ในหลายทศวรรษก่อน นักวิจัยทั้งหลายได้เข้าใจอย่างถาองแท้ถึงกุญแจสำคัญที่ โครมาตินโปรตีน (Chromatin protein) และ อาร์เอ็นเอ ควบคุมการแสดงออกของยีน โครมาติน โปนตีน มีความสำคัญในการอัดรวม ดีเอ็นเอ ให้อยู่รวมกัน และคงสภาพให้อยู่ในลักษณ์ที่เรียกว่าเป็นเกลียว โดยการเปลี่ยนรูปร่างเล็กน้อย โครมาติน อาจให้ยีนที่แตกต่างกันออกมา ในกลไกของการ ทรานสคริปชั่น
ยีนก็จะแสดงออกมาในรูป อาร์เอ็นเอ โมเลกุลของ อาร์เอ็นเอ เล็กๆ หลายโมลกุลเล็กกว่า 30 เบส ปัจจุบันได้ปรากฏออกมาแล้วว่ามีสมบัติร่วมกับตัวควบคุมยีนอื่นๆ นักวิจัยหลายคนที่มุ่งเน้นไปสนใจทางด้านของ อาร์เอ็นเอ ส่งข้อมูล (messenger RNA) และ อาร์เอ็นเอ โมเลกุลใหญ่อื่นๆที่เกี่ยวข้อง ในช่วง 5 ปีที่ผ่านมา ตอนนี้ได้หันมาสนใจ อาร์เอ็นเอ เล็กๆเหล่านี้ รวมถึง ไมโคร อาร์เอ็นเอ (micro RNA) และ นิวเคลียร์ อาร์เอ็นเอ เล็กๆ (nuclear RNA) น่าประหลาดใจที่ อาร์เอ็นเอ เล็กๆเหล่านี้ สามารถปิด หรือเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนได้ มันยังเป็นกุญแจสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ (cell differentiate) ในสัตว์ที่กำลังเจริญพัฒนาอยู่ด้วย แต่กลไกก็ยังคงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดทั้งหมด
นักวิจัยได้หันหน้ามาก้าวเดินไปในทางที่ถูกต้องก้าวใหญ่แล้ว ในการหากลไกที่แปรผันนี้ โดยการจับคู่จีโนมของสิ่งมีชีวิตในสายวิวัฒนาการเดียวกัน นักจีโนม (genomicist) ได้ค้นพบส่วนควบคุม (regulatory region) และได้ให้ความกระจ่างว่ากลไกต่างๆเช่น อัลเทอร์เนทีฟ สไปลซิ่ง วิวัฒน์ขึ้นมาได้อย่างไร
การศึกษานี้ ในทางหนึ่ง ก็ได้ให้ความกระจ่างว่า ส่วนต่างๆเหล่านั้นทำงานได้อย่างไร การทดลงอในหนู เช่นการเพิ่มหรือลบยีนในส่วนควบคุม (regulatory region) และการจัดการกับ อาร์เอ็นเอ และแบบจำลองโดยคอมพิวเตอร์ ก็ช่วยได้เช่นกัน แต่คำถามหลักสำคัญก็ยังคงยังไม่ได้รับคำตอบ: คุณลักษณะต่างๆเหล่านี้ผสมเข้าด้วยกัน เป็นตัวเราทั้งหมดนี้ได้อย่างไร
อ้างอิง
Science, Vol 309, Issue 5731, 79 , 1 July 2005
http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/309/5731/79 or http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/309/5731/80.pdf
http://www.exonhit.com/alternativesplicing/images/diagrams/Figure2A.jpg
http://www.biology.lsu.edu/webfac/dpollock/4800/images/AltSplice.jpg
|
จำนวน 7 ความเห็น, หน้า่ | -1- ความเห็นเพิ่มเติมที่ 1 30 ก.ค. 2548 (16:49) เป็นเรื่องที่ต้องศึกษากันต่อไป
ขอบคุณมากๆครับอาจารย์ที่ได้นำบทความในเรื่องนี้มาโพส
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 3 15 ส.ค. 2548 (01:01) thank =on sK (IP:202.12.97.111,10.210.7.24,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 4 21 ส.ค. 2548 (09:51) ขอบคุณครับ  shinobu (IP:61.19.173.86,,)
 ความเห็นเพิ่มเติมที่ 6 24 มิ.ย. 2550 (14:17) ขอบคุณมากครับ
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 7 19 ก.ย. 2550 (09:27) หนูอยากทราบว่า ไมโครอาร์เอ็นเอมีส่วนในการขัดขวางการเกิดโรค เช่นโรค โรคลูคีเมีย ได้หรือไม่ และอย่างไร ขอบคุณล่วงหน้าคะ หนูจะเอาไปพรีเซนต์งาน หาไม่ค่อยเจอเพราะเป็นความรู้ใหม่ whd_na@hotmail.com (IP:202.12.74.77)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 8 19 ก.ย. 2550 (09:30) อยากทราบว่า siRNA มีการทำงานอย่างไร และมีส่วนในการขัดขวางการเกิดโรคลูคีเมียหรือไม่ และทำงานสัมพันธ์กันกับ microRNA หรือไม่อย่างไร ขอบคุณอีกครั้งคะ whd_na@hotmail.com (IP:202.12.74.78)
|
