1. Εξερεύνηση: Από τα Γονίδια στην Πολυπλοκότητα

Έρευνες που πραγματοποιήθηκαν από το ENCODE Consortium έδειξαν ότι ένα μεγάλο ποσοστό του ανθρώπινου γονιδιώματος μεταγράφεται σε RNA, παρόλο που μόνο ένα μικρό μέρος αυτών των μεταγραφών κωδικοποιεί πρωτεΐνες. Αυτή η ανακάλυψη αποκάλυψε ότι η μεταγραφή είναι πολύ πιο εκτεταμένη από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως. Έχουν εντοπιστεί χιλιάδες ρυθμιστικές περιοχές, συμπεριλαμβανομένων προαγωγών, ενισχυτών, σιγαστών και μονωτών. Αυτά τα στοιχεία επηρεάζουν το πότε και πού εκφράζονται τα γονίδια και συχνά λειτουργούν με τρόπο που εξαρτάται από τον τύπο του κυττάρου (Gerstein et al., 2012; Kundaje et al., 2012).

Το ENCODE Project ανέδειξε επίσης τη σημασία της δομής της χρωματίνης στη ρύθμιση των γονιδίων. Η οργάνωση της χρωματίνης, η οποία διαμορφώνεται από τροποποιήσεις των ιστονών και την προσβασιμότητα του DNA, καθορίζει αν τα ρυθμιστικά στοιχεία και τα γονίδια μπορούν να αλληλεπιδράσουν. Αλλαγές στην κατάσταση της χρωματίνης μπορούν να ενεργοποιήσουν ή να καταστείλουν την έκφραση των γονιδίων, επιτρέποντας στα κύτταρα να ανταποκρίνονται σε αναπτυξιακά σήματα και περιβαλλοντικά ερεθίσματα.

Μια άλλη σημαντική ανακάλυψη του ENCODE Project αφορά τα μη κωδικοποιητικά RNAs. Οι ερευνητές εντόπισαν χιλιάδες μακρά μη κωδικοποιητικά RNAs που φαίνεται να έχουν ρυθμιστικές λειτουργίες. Αυτά τα RNAs συχνά εκφράζονται σε συγκεκριμένους ιστούς και στάδια ανάπτυξης και μπορούν να επηρεάσουν τη μεταγραφή, την αναδιαμόρφωση της χρωματίνης και την επεξεργασία του RNA (Djebali et al., 2012).

Επιπλέον, η έρευνα του ENCODE έδειξε ότι πολλές γενετικές παραλλαγές που σχετίζονται με ανθρώπινες ασθένειες βρίσκονται σε μη κωδικοποιητικές ρυθμιστικές περιοχές και όχι εντός γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες. Με την ενσωμάτωση δεδομένων του ENCODE με μελέτες συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα (GWAS), οι επιστήμονες κατάφεραν να σχολιάσουν λειτουργικά πολλές παραλλαγές που σχετίζονται με ασθένειες. Αυτή η ανακάλυψη έχει βελτιώσει σημαντικά την κατανόηση του πώς οι αλλαγές στη ρύθμιση των γονιδίων συμβάλλουν στον κίνδυνο εμφάνισης ασθενειών (Schaub et al., 2012; Boyle et al., 2012).