انسان جینوم Project revealed that ~1-2% of our جینوم makes functional proteins while the role of the remaining 98-99% remains enigmatic. Researchers have tried to uncover the mysteries surrounding the same and this article throws light on our understanding of its role and implications for human health and diseases.
From the time the Human جینوم Project (HGP) was completed in April 20031, it was thought that by knowing the entire sequence of human genome which consists of 3 billion base pairs or ‘pair of letters’, جینوم will be an open book using which researchers would be able to pin point exactly how a complex organism as a human being works which will eventually lead to finding our predispositions to various kinds of diseases, enhance our understanding of why disease occurs and finding cure for them as well. However, the situation became very perplexed when the scientists were only able to decipher only a part of it (only ~1-2%) which makes functional proteins that decide our phenotypic existence. The role of 1-2% of the DNA to make functional proteins follows the central dogma of molecular biology which states that DNA is first copied to make RNA, especially mRNA by a process called transcription followed by production of protein by mRNA by translation. In the language of the molecular biologist, this 1-2% of the human جینوم codes for functional proteins. The remaining 98-99% is referred to as ‘junk DNA’ or ‘dark فرق پڑتا ہے’ which does not produce any of the functional proteins mentioned above and is carried as a ‘baggage’ every time a human being is born. In order to understand the role of the remaining 98-99% of the جینوم, ENCODE ( ENCyclopedia Of DNA Elements) project2 was launched in September 2003 by the National Human جینوم Research Institute (NHGRI).
The ENCODE project findings have revealed that majority of the dark فرق پڑتا ہے’’ comprises of noncoding DNA sequences that function as essential regulatory elements by turning genes on and off in different type of cells and at different points in time. The spatial and temporal actions of these regulatory sequences is still not completely clear, as some of these (regulatory elements) are located very far away from the gene they act upon while in other cases they may be close together.
The composition of some of the regions of human جینوم was known even before the launch of the Human جینوم Project in that ~8% of the human جینوم is derived from viral جینوم embedded in our DNA as human endogenous retroviruses (HERVs)3. These HERVs have been implicated in providing innate immunity to humans by acting as regulatory elements for genes that control immune function. The functional significance of the this 8% was corroborated by the findings of the ENCODE project which suggested that majority of the ‘dark فرق پڑتا ہے functions as regulatory elements.
In addition to the ENCODE project findings, a vast amount of research data is available from the past two decades suggesting a plausible regulatory and developmental role for the ‘dark فرق پڑتا ہے’. Using جینوم-wide association studies (GWAS), it has been identified that majority of the noncoding regions of DNA are associated with common diseases and traits4 اور ان خطوں میں تغیرات بڑی تعداد میں پیچیدہ بیماریوں جیسے کینسر، دل کی بیماری، دماغی امراض، موٹاپا، کے آغاز اور شدت کو کنٹرول کرنے کے لیے کام کرتے ہیں۔5,6. جی ڈبلیو اے ایس کے مطالعے سے یہ بھی انکشاف ہوا ہے کہ جینوم میں ان نان کوڈنگ ڈی این اے سیکونسز کی اکثریت غیر کوڈنگ آر این اے میں نقل ہوتی ہے (ڈی این اے سے آر این اے میں تبدیل ہوتی ہے لیکن ترجمہ نہیں ہوتی ہے) اور ان کے ضابطے کی خرابی تفریق بیماری کا باعث بنتی ہے۔7. اس سے پتہ چلتا ہے کہ نان کوڈنگ RNAs کی بیماری کی نشوونما میں ریگولیٹری کردار ادا کرنے کی صلاحیت8.
مزید یہ کہ، کچھ تاریک مادّہ غیر کوڈنگ ڈی این اے کے طور پر رہتا ہے اور ریگولیٹری انداز میں بڑھانے والے کے طور پر کام کرتا ہے۔ جیسا کہ لفظ سے پتہ چلتا ہے، یہ بڑھانے والے خلیے میں بعض پروٹینوں کے اظہار کو بڑھا کر (بڑھا کر) کام کرتے ہیں۔ یہ ایک حالیہ تحقیق میں دکھایا گیا ہے جہاں ڈی این اے کے نان کوڈنگ والے خطے کے بڑھانے والے اثرات مریضوں کو پیچیدہ آٹو امیون اور الرجی کی بیماریوں جیسے سوزش والی آنتوں کی بیماری کا شکار بنا دیتے ہیں۔9,10، اس طرح سوزش کی بیماریوں کے علاج کے لئے ایک نئے ممکنہ علاج کے ہدف کی شناخت کا باعث بنتا ہے۔ 'تاریک مادے' میں اضافہ کرنے والے دماغ کی نشوونما میں بھی ملوث ہیں جہاں چوہوں پر کیے گئے مطالعے سے معلوم ہوا ہے کہ ان خطوں کو حذف کرنے سے دماغ کی نشوونما میں خرابیاں پیدا ہوتی ہیں۔11,12. یہ مطالعات الزائمر اور پارکنسنز جیسی پیچیدہ اعصابی بیماریوں کو بہتر طور پر سمجھنے میں ہماری مدد کر سکتے ہیں۔ 'تاریک مادہ' کو خون کے کینسر کی نشوونما میں بھی کردار ادا کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔13 جیسے دائمی مائیلوسیٹک لیوکیمیا (CML) اور دائمی لیمفوسیٹک لیوکیمیا (CLL)۔
Thus, ‘dark matter’ represents an important part of the human جینوم than previously realised and has directly influences human health by playing a regulatory role in the development and onset of human diseases as described above.
کیا اس کا مطلب یہ ہے کہ پورا 'تاریک مادہ' یا تو نان کوڈنگ RNAs میں نقل کیا جاتا ہے یا انسانوں کو لاحق ہونے والی مختلف بیماریوں میں پیش رفت، آغاز اور تغیرات سے منسلک ریگولیٹری عناصر کے طور پر کام کرتے ہوئے نان کوڈنگ DNA کے طور پر ایک بڑھانے والا کردار ادا کرتا ہے؟ اب تک کیے گئے مطالعات اسی کے لیے مضبوط پیشرفت ظاہر کرتے ہیں اور آنے والے برسوں میں مزید تحقیق ہمیں پورے 'تاریک مادے' کے کام کو بالکل واضح کرنے میں مدد کرے گی، جس سے اس کا علاج تلاش کرنے کی امید میں نئے اہداف کی نشاندہی کی جائے گی۔ کمزور بیماریاں جو نسل انسانی کو متاثر کرتی ہیں۔
***
حوالہ جات:
1. “Human Genome Project Completion: Frequently Asked Questions”. National Human جینوم Research Institute (NHGRI). Available online at https://www.genome.gov/human-genome-project/Completion-FAQ 17 مئی 2020 کو حاصل کیا گیا۔
2. سمتھ ڈی.، 2017. پراسرار 98%: سائنسدان 'تاریک جینوم' پر روشنی ڈالتے نظر آتے ہیں۔ پر آن لائن دستیاب ہے۔ https://phys.org/news/2017-02-mysterious-scientists-dark-genome.html 17 مئی 2020 کو رسائی ہوئی۔
3. سونی آر، 2020۔ انسان اور وائرس: ان کے پیچیدہ تعلقات کی مختصر تاریخ اور COVID-19 کے مضمرات۔ سائنسی یورپی پوسٹ 08 مئی 2020۔ پر آن لائن دستیاب ہے۔ https://www.scientificeuropean.co.uk/humans-and-viruses-a-brief-history-of-their-complex-relationship-and-implications-for-COVID-19 18 مئی 2020 کو رسائی ہوئی۔
4. Maurano MT، Humbert R، Rynes E، et al. ریگولیٹری ڈی این اے میں عام بیماری سے وابستہ تغیرات کا منظم لوکلائزیشن۔ سائنس 2012 ستمبر 7؛ 337(6099):1190-5۔ DOI: https://doi.org/10.1126/science.1222794
5. شائع شدہ جینوم وائیڈ ایسوسی ایشن اسٹڈیز کا کیٹلاگ۔ http://www.genome.gov/gwastudies.
6. Hindorff LA، Sethupathy P، et al 2009. انسانی بیماریوں اور خصلتوں کے لیے جینوم وائڈ ایسوسی ایشن لوکی کے ممکنہ ایٹولوجک اور فنکشنل مضمرات۔ Proc Natl Acad Sci US A. 2009, 106: 9362-9367۔ DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0903103106
7. سینٹ لارینٹ جی، ویاتکن وائی، اور کپرانوف پی. ڈارک میٹر آر این اے جینوم وسیع ایسوسی ایشن اسٹڈیز کی پہیلی کو روشن کرتا ہے۔ بی ایم سی میڈ 12، 97 (2014)۔ DOI: https://doi.org/10.1186/1741-7015-12-97
8. مارٹن ایل، چانگ ایچ وائی۔ انسانی بیماری میں جینومک "تاریک مادے" کے کردار کو ننگا کرنا۔ جے کلین انویسٹ۔ 2012;122 (5): 1589-1595. https://doi.org/10.1172/JCI60020
9. بابرہام انسٹی ٹیوٹ 2020۔ جینوم کے 'تاریک مادے' والے علاقے سوزش کی بیماریوں کو کیسے متاثر کرتے ہیں۔ 13 مئی 2020 کو پوسٹ کیا گیا۔ آن لائن دستیاب ہے۔ https://www.babraham.ac.uk/news/2020/05/uncovering-how-dark-matter-regions-genome-affect-inflammatory-diseases 14 مئی 2020 کو رسائی ہوئی۔
10. نصراللہ، آر، امیانووسکی، سی جے، بوسینی-کاسٹیلو، ایل اور دیگر۔ 2020. رسک لوکس 11q13.5 پر ایک ڈسٹل اینانسر ٹریگ سیلز کے ذریعے کولائٹس کو دبانے کو فروغ دیتا ہے۔ فطرت (2020)۔ DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2296-7
11. ڈکل، ڈی ای وغیرہ۔ 2018. معمول کی نشوونما کے لیے الٹرا کنزروڈ اینہانسرز کی ضرورت ہے۔ سیل 172، شمارہ 3، P491-499.E15، جنوری 25، 2018۔ DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.12.017
12. 'تاریک مادہ' DNA دماغ کی نشوونما DOI کو متاثر کرتا ہے: https://doi.org/10.1038/d41586-018-00920-x
13. سیاہ مادے کے معاملات: سیاہ ترین DNA DOI کا استعمال کرتے ہوئے ٹھیک ٹھیک خون کے کینسر کے ساتھ امتیاز کرنا: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007332
***
