Mis on ENCODE projekt?

DNA elementide entsüklopeedia (ENCODE) projekt käivitati 2003. aastal Riikliku Inimese Genoomi Uurimisinstituudi (NHGRI) poolt. Selle peamine eesmärk on tuvastada ja iseloomustada kõik funktsionaalsed elemendid inimese genoomis, sealhulgas need, mis ei kodeeri valke (ENCODE Project Consortium, 2004).

Selle eesmärgi saavutamiseks kasutab ENCODE projekt laia valikut eksperimentaalseid ja arvutuslikke meetodeid. Nende hulka kuuluvad kromatiini immunopresipitatsioon koos järjestamisega (ChIP-seq), RNA järjestamine (RNA-seq) ja DNase I tundlike piirkondade järjestamine (DNase-seq). Need tehnoloogiad võimaldavad teadlastel uurida geeniekspressiooni, transkriptsioonifaktorite seondumist ja kromatiini ligipääsetavust paljudes erinevates inimese rakutüüpides (Landt et al., 2012; Djebali et al., 2012).

Projekt algas pilootfaasiga, mis keskendus umbes 1% inimese genoomile. See faas oli mõeldud eksperimentaalsete meetodite ja andmeanalüüsi strateegiate testimiseks. Pärast selle edukat läbimist laienes projekt kogu genoomile. ENCODE konsortsium lõi tuhandeid andmekogusid, mis kirjeldavad geene, transkripte, kromatiini struktuuri, transkriptsioonifaktorite seondumiskohti ja muid regulatiivseid tunnuseid.

Üks ENCODE projekti kõige olulisemaid avastusi on see, et suur osa inimese genoomist transkribeeritakse RNAks, kuigi ainult väike osa kodeerib valke. Teadlased tuvastasid tuhandeid regulatiivseid piirkondi, sealhulgas promootoreid, tugevdajaid ja isolaatoreid. Need elemendid mõjutavad geeniekspressiooni rakutüübispetsiifiliselt ning on tihedalt seotud kromatiini struktuuri ja histoonide modifikatsioonidega (Gerstein et al., 2012; Kundaje et al., 2012).

ENCODE projekt tõi esile ka mitte-kodeerivate RNAde tähtsuse. Tuvastati tuhandeid pikki mitte-kodeerivaid RNA-sid, millest paljudel näib olevat regulatiivne funktsioon. Need RNA-d avalduvad sageli spetsiifilistes kudedes ja mängivad rolli transkriptsiooni regulatsioonis, kromatiini ümberkujundamises ja RNA töötlemises (Djebali et al., 2012).

Lisaks näitas ENCODE uurimistöö, et paljud inimese haigustega seotud geneetilised variandid paiknevad mitte-kodeerivates regulatiivsetes piirkondades, mitte valke kodeerivates geenides. ENCODE andmete integreerimisel genoomi ulatuslike assotsiatsiooniuuringutega (GWAS) suutsid teadlased funktsionaalselt annoteerida paljusid haigustega seotud variante (Schaub et al., 2012; Boyle et al., 2012). See avastus on oluliselt parandanud meie arusaamist sellest, kuidas geeniregulatsiooni muutused mõjutavad inimese tervist ja haigusi.