A szemét-DNS szerepei
Az eddig ismeretlen funkciójú, ezért szemét DNS-nek tartott genetikai anyag jelentős részét ugráló gének, más néven transzpozonok teszik ki. A helyüket változtató genetikai elemek szerepével kapcsolatban napjainkban számos kutatás folyik, és elképzelhető, hogy nekik köszönhetjük az egyéniségünket, mások az öregedés folyamatáért teszik őket felelőssé.
A transzponálódó elemek (TE), más néven transzpozonok vagy ugráló gének felfedezése Barbara McClintock nevéhez fűződik, aki már az 1940-es években kimutatta a létezésüket és a szerepüket is kutatta (úgy gondolta, hogy a transzpozonoknak a génszabályozásban lehet szerepük), azonban a genetikusok zöme a közelmúltig haszontalannak tartotta ezeket a DNS-szekvenciákat, amik képesek a genom egyik helyéről a másikra mozogni. Roy Britten és Eric Davidson genetikusok ’60-as évekbeli hipotézise szerint a genom 40 százalékát kitevő transzpozonok feladata lehet a különböző sejttípusok létrehozása, azaz részben az ugráló gének magyarázhatják, hogy bár minden sejtünknek azonos a genetikai anyaga, mégis rengeteg különböző féle sejtünk van. Az 1983-ban Nobel-díjat kapott McClintock, Britten és Eric Davidson teóriáit a tudósközösség sokáig figyelmen kívül hagyta, írja a Nature Educationben Leslie Pray (Transposons, or Jumping Genes: Not Junk DNA?), azonban ma már kísérletekkel is igazolhatónak tűnnek.
Így egy, a Nature Neuroscience-ben most megjelent kutatás szerint ugráló gének az egészséges idegsejtek 44-63 százalékában találhatók, továbbá nemcsak másolják és a genom más helyére illesztik magukat, de teljes gének kivágására is képesek (L1-associated genomic regions are deleted in somatic cells of the healthy human brain). A létrejött genomvariációk pedig befolyásolják a neuronok génexpresszióját és az agy fejlődését. A tanulmány utolsó szerzője, Rusty Gage szerint az ugráló gének működése miatti diverz, különbözőképpen működő idegsejtek magyarázhatják, hogy mindannyian egyediek vagyunk, és még az egypetéjű ikrek között is nagyok az eltérések. A neurodegeneratív betegségeket kutató Gage magyarázata szerint az ugráló gének nemcsak az egészséges variációk létrejöttében, de betegségek kialakulásában is közreműködhetnek, így szerepük lehet a szkizofrénia vagy az autizmus megjelenésében. Az autizmus egy ritka fajtája (Rett szindróma) esetében pl. az idegsejtek genomjában a normálisnál nagyobb a transzponálódó elemek varianciája, míg egy szkizofrénia-asszociált génbe (DLG2) illeszkedő ugráló gén a neuronok érését befolyásolhatja kóros irányban.
A Proceedings of the National Academy of Sciences egy tanulmánya a transzpozonok öregedésben játszott szerepét vizsgálja(Chromatin-modifying genetic interventions suppress age-associated transposable element activation and extend life span in Drosophila). Az eddig is ismert volt, hogy a sejtek idősödésével a szorosan becsomagolt heterokromatin fellazul, így a transzpozonok ki tudnak szabadulni, és beépülhetnek a genom más helyére, most Stephen Helfand utolsó szerző és munkatársai direkt összefüggést mutattak ki a lazuló heterokromatin, a gyakoribbá váló transzpozíció, az öregedés és az élettartam között – a kutatók olyan genetikai elemeket juttattak gyümölcslégy sejtjeibe, amelyek zölden világítanak, amikor bizonyos transzpozonok áthelyeződnek a genomban. Az eredmények szerint a génáthelyeződés intenzitása egy adott életkor után exponenciálisan növekszik, viszont az ismerten életmeghosszabbító hatású kalóriarestrikció következtében a megnövekedett transzpozon-aktivitás jóval később jelentkezik. További eredmények szerint a heterokromatin kialakulását serkentő beavatkozások egyharmaddal növelik a gyümölcslegyek élettartamát, és a transzpozíció gyógyszeres gátlása (pl. a HIV-ellenes 3CT nevű szerrel) is hasonló hatású. A kutatók a közeljövőben egy 10 millió dolláros támogatás segítségével többek között azt akarják kideríteni, hogy a CRISPR géneditáló technika segítségével lehetséges-e a transzpozonok genomon belüli mobilitását megakadályozni, illetve növeli-e az élettartamot ez a fajta beavatkozás.
