હ્યુમન જીનોમ પ્રોજેક્ટે જાહેર કર્યું કે આપણા જીનોમનો ~1-2% કાર્યાત્મક પ્રોટીન બનાવે છે જ્યારે બાકીના 98-99% ની ભૂમિકા રહસ્યમય રહે છે. સંશોધકોએ તેની આસપાસના રહસ્યોને ઉજાગર કરવાનો પ્રયાસ કર્યો છે અને આ લેખ માનવ સ્વાસ્થ્ય અને રોગો માટે તેની ભૂમિકા અને અસરો વિશેની આપણી સમજણ પર પ્રકાશ ફેંકે છે.
હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટ (HGP) એપ્રિલ 2003માં પૂર્ણ થયો ત્યારથી1, એવું માનવામાં આવતું હતું કે માનવ જીનોમના સમગ્ર ક્રમને જાણીને જેમાં 3 બિલિયન બેઝ પેર અથવા 'અક્ષરોની જોડી' હોય છે, જીનોમ એક ખુલ્લું પુસ્તક હશે જેનો ઉપયોગ કરીને સંશોધકો ચોક્કસ રીતે નિર્દેશ કરી શકશે કે માનવ તરીકે એક જટિલ જીવ કેવી રીતે એવા કામો કે જે આખરે વિવિધ પ્રકારના રોગો પ્રત્યેના આપણા વલણને શોધવા તરફ દોરી જશે, રોગ શા માટે થાય છે તેની અમારી સમજમાં વધારો કરશે અને તેનો ઈલાજ પણ શોધશે. જો કે, પરિસ્થિતિ ખૂબ જ મૂંઝવણભરી બની ગઈ જ્યારે વૈજ્ઞાનિકો માત્ર તેનો માત્ર એક ભાગ (માત્ર ~1-2%) સમજવામાં સક્ષમ હતા જે કાર્યાત્મક પ્રોટીન બનાવે છે જે આપણા ફિનોટાઇપિક અસ્તિત્વને નક્કી કરે છે. કાર્યાત્મક પ્રોટીન બનાવવા માટે ડીએનએના 1-2% ની ભૂમિકા મોલેક્યુલર બાયોલોજીના કેન્દ્રીય સિદ્ધાંતને અનુસરે છે જે જણાવે છે કે આરએનએ બનાવવા માટે ડીએનએની પ્રથમ નકલ કરવામાં આવે છે, ખાસ કરીને એમઆરએનએ ટ્રાંસ્ક્રિપ્શન નામની પ્રક્રિયા દ્વારા ત્યારબાદ અનુવાદ દ્વારા mRNA દ્વારા પ્રોટીનનું ઉત્પાદન થાય છે. મોલેક્યુલર બાયોલોજીસ્ટની ભાષામાં, માનવ જીનોમના આ 1-2% કાર્યાત્મક પ્રોટીન માટે કોડ્સ છે. બાકીના 98-99%ને 'જંક ડીએનએ' અથવા 'ડાર્ક મેટર' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે જે ઉપર જણાવેલ કોઈપણ કાર્યાત્મક પ્રોટીનનું ઉત્પાદન કરતું નથી અને જ્યારે પણ મનુષ્યનો જન્મ થાય છે ત્યારે તેને 'સામાન' તરીકે લઈ જવામાં આવે છે. જીનોમના બાકીના 98-99% ની ભૂમિકાને સમજવા માટે, ENCODE ( Encyclopedia of DNA Elements) પ્રોજેક્ટ2 નેશનલ હ્યુમન જીનોમ રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ (NHGRI) દ્વારા સપ્ટેમ્બર 2003માં લોન્ચ કરવામાં આવ્યું હતું.
ENCODE પ્રોજેક્ટના તારણો દર્શાવે છે કે મોટાભાગના ડાર્ક મેટર'' નોનકોડિંગ ડીએનએ સિક્વન્સનો સમાવેશ કરે છે જે વિવિધ પ્રકારના કોષોમાં અને સમયના વિવિધ બિંદુઓ પર જનીનોને ચાલુ અને બંધ કરીને આવશ્યક નિયમનકારી તત્વો તરીકે કાર્ય કરે છે. આ નિયમનકારી ક્રમની અવકાશી અને અસ્થાયી ક્રિયાઓ હજુ પણ સંપૂર્ણપણે સ્પષ્ટ નથી, કારણ કે તેમાંના કેટલાક (નિયમનકારી તત્વો) તેઓ જે જનીન પર કાર્ય કરે છે તેનાથી ખૂબ દૂર સ્થિત છે જ્યારે અન્ય કિસ્સાઓમાં તેઓ એકબીજાની નજીક હોઈ શકે છે.
માનવ જીનોમના કેટલાક પ્રદેશોની રચના હ્યુમન જીનોમ પ્રોજેક્ટની શરૂઆત પહેલા જ જાણીતી હતી જેમાં માનવ જીનોમનો ~8% આપણા ડીએનએમાં માનવ અંતર્જાત રેટ્રોવાયરસ (HERVs) તરીકે એમ્બેડ કરાયેલા વાયરલ જીનોમમાંથી મેળવવામાં આવે છે.3. આ HERVs રોગપ્રતિકારક કાર્યને નિયંત્રિત કરતા જનીનો માટે નિયમનકારી તત્વો તરીકે કામ કરીને મનુષ્યોને જન્મજાત રોગપ્રતિકારક શક્તિ પ્રદાન કરવામાં સામેલ છે. આ 8% ના કાર્યાત્મક મહત્વને ENCODE પ્રોજેક્ટના તારણો દ્વારા સમર્થન આપવામાં આવ્યું હતું જે સૂચવે છે કે મોટાભાગના 'ડાર્ક મેટર નિયમનકારી તત્વો તરીકે કાર્ય કરે છે.
ENCODE પ્રોજેક્ટના તારણો ઉપરાંત, છેલ્લા બે દાયકાના સંશોધન ડેટાનો વિશાળ જથ્થો ઉપલબ્ધ છે જે 'ડાર્ક મેટર' માટે બુદ્ધિગમ્ય નિયમનકારી અને વિકાસલક્ષી ભૂમિકા સૂચવે છે. જીનોમ-વાઇડ એસોસિએશન સ્ટડીઝ (જીડબ્લ્યુએએસ) નો ઉપયોગ કરીને, તે ઓળખવામાં આવ્યું છે કે ડીએનએના મોટાભાગના નોનકોડિંગ પ્રદેશો સામાન્ય રોગો અને લક્ષણો સાથે સંકળાયેલા છે.4 અને આ પ્રદેશોમાં વિવિધતાઓ કેન્સર, હૃદયરોગ, મગજની વિકૃતિઓ, સ્થૂળતા અને અન્ય ઘણા લોકોમાં મોટી સંખ્યામાં જટિલ રોગોની શરૂઆત અને ગંભીરતાને નિયંત્રિત કરવા માટે કાર્ય કરે છે.5,6. જીડબ્લ્યુએએસના અભ્યાસોએ એ પણ જાહેર કર્યું છે કે જીનોમમાં આ નોન-કોડિંગ ડીએનએ સિક્વન્સનો મોટાભાગનો હિસ્સો બિન-કોડિંગ આરએનએમાં ટ્રાન્સક્રાઈબ થાય છે (ડીએનએમાંથી આરએનએમાં રૂપાંતરિત થાય છે પરંતુ અનુવાદિત નથી) અને તેમના નિયમનના વિક્ષેપથી વિભેદક રોગ પેદા થાય છે.7. આ રોગના વિકાસમાં નિયમનકારી ભૂમિકા ભજવવા માટે બિન-કોડિંગ આરએનએની ક્ષમતા સૂચવે છે8.
વધુમાં, કેટલાક ડાર્ક મેટર બિન-કોડિંગ ડીએનએ તરીકે રહે છે અને વધારનારા તરીકે નિયમનકારી રીતે કાર્ય કરે છે. શબ્દ સૂચવે છે તેમ, આ વધારનારાઓ કોષમાં અમુક પ્રોટીનની અભિવ્યક્તિને વધારીને (વધારીને) કાર્ય કરે છે. આ એક તાજેતરના અભ્યાસમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે જ્યાં ડીએનએના બિન-કોડિંગ ક્ષેત્રની વૃદ્ધિકારક અસરો દર્દીઓને જટિલ સ્વયંપ્રતિરક્ષા અને એલર્જીક રોગો જેમ કે બળતરા આંતરડાના રોગ માટે સંવેદનશીલ બનાવે છે.9,10, આમ બળતરા રોગોની સારવાર માટે નવા સંભવિત ઉપચારાત્મક લક્ષ્યની ઓળખ તરફ દોરી જાય છે. 'ડાર્ક મેટર'માં વધારો કરનારાઓ મગજના વિકાસમાં પણ સામેલ છે જ્યાં ઉંદર પરના અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે આ વિસ્તારોને કાઢી નાખવાથી મગજના વિકાસમાં અસાધારણતા આવે છે.11,12. આ અભ્યાસો અમને અલ્ઝાઈમર અને પાર્કિન્સન જેવા જટિલ ન્યુરોલોજીકલ રોગોને વધુ સારી રીતે સમજવામાં મદદ કરી શકે છે. બ્લડ કેન્સરના વિકાસમાં 'ડાર્ક મેટર' પણ ભૂમિકા ભજવતો હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે13 જેમ કે ક્રોનિક માયલોસાયટીક લ્યુકેમિયા (CML) અને ક્રોનિક લિમ્ફોસાયટીક લ્યુકેમિયા (CLL).
આમ, 'ડાર્ક મેટર' માનવ જિનોમના એક મહત્વપૂર્ણ ભાગને અગાઉ સમજાયું તેના કરતાં રજૂ કરે છે અને ઉપર વર્ણવ્યા મુજબ માનવ રોગોના વિકાસ અને શરૂઆતમાં નિયમનકારી ભૂમિકા ભજવીને માનવ સ્વાસ્થ્યને સીધી અસર કરે છે.
શું તેનો અર્થ એ છે કે સમગ્ર 'ડાર્ક મેટર' કાં તો નોન-કોડિંગ આરએનએમાં ટ્રાન્સક્રાઈબ કરવામાં આવે છે અથવા માનવોને થતા વિવિધ રોગોમાં પૂર્વગ્રહ, શરૂઆત અને ભિન્નતા સાથે સંકળાયેલા નિયમનકારી તત્વો તરીકે કામ કરીને બિન-કોડિંગ ડીએનએ તરીકે વધારનાર ભૂમિકા ભજવે છે? અત્યાર સુધી કરવામાં આવેલા અભ્યાસો સમાન અને આગામી વર્ષોમાં વધુ સંશોધન માટે મજબૂત પ્રબળતા દર્શાવે છે, જે આપણને સમગ્ર 'ડાર્ક મેટર'ના કાર્યને બરાબર દર્શાવવામાં મદદ કરશે, જે આ રોગનો ઈલાજ શોધવાની આશામાં નવલકથા લક્ષ્યોની ઓળખ તરફ દોરી જશે. કમજોર રોગો જે માનવ જાતિને લાવે છે.
***
સંદર્ભ:
1. "માનવ જીનોમ પ્રોજેક્ટ પૂર્ણતા: વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો". રાષ્ટ્રીય માનવ જીનોમ સંશોધન સંસ્થા (NHGRI). પર ઓનલાઈન ઉપલબ્ધ છે https://www.genome.gov/human-genome-project/Completion-FAQ 17 મે 2020 ના રોજ એક્સેસ.
2. સ્મિથ ડી., 2017. રહસ્યમય 98%: વૈજ્ઞાનિકો 'શ્યામ જીનોમ' પર પ્રકાશ પાડવાનું જુએ છે. પર ઓનલાઈન ઉપલબ્ધ છે https://phys.org/news/2017-02-mysterious-scientists-dark-genome.html 17 મે 2020 ના રોજ એક્સેસ.
3. સોની આર., 2020. મનુષ્યો અને વાયરસ: કોવિડ-19 માટે તેમના જટિલ સંબંધો અને અસરોનો સંક્ષિપ્ત ઇતિહાસ. સાયન્ટિફિક યુરોપિયન પોસ્ટ 08 મે 2020. પર ઑનલાઇન ઉપલબ્ધ https://www.scientificeuropean.co.uk/humans-and-viruses-a-brief-history-of-their-complex-relationship-and-implications-for-COVID-19 18 મે 2020 ના રોજ એક્સેસ.
4. મૌરાનો MT, Humbert R, Rynes E, et al. નિયમનકારી ડીએનએમાં સામાન્ય રોગ-સંબંધિત વિવિધતાનું વ્યવસ્થિત સ્થાનિકીકરણ. વિજ્ઞાન. 2012 સપ્ટે 7;337(6099):1190-5. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1222794
5. પ્રકાશિત જીનોમ-વાઇડ એસોસિયેશન સ્ટડીઝનો કેટલોગ. http://www.genome.gov/gwastudies.
6. હિંડોર્ફ એલએ, સેતુપથી પી, એટ અલ 2009. માનવ રોગો અને લક્ષણો માટે જીનોમ-વાઇડ એસોસિએશન સ્થાનની સંભવિત ઇટીઓલોજિક અને કાર્યાત્મક અસરો. Proc Natl Acad Sci US A. 2009, 106: 9362-9367. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0903103106
7. સેન્ટ લોરેન્ટ જી, વ્યાટકીન વાય, અને કપરાનોવ પી. ડાર્ક મેટર આરએનએ જીનોમ-વાઇડ એસોસિએશન અભ્યાસના કોયડાને પ્રકાશિત કરે છે. BMC મેડ 12, 97 (2014). DOI: https://doi.org/10.1186/1741-7015-12-97
8. માર્ટિન એલ, ચાંગ HY. માનવ રોગમાં જીનોમિક "ડાર્ક મેટર" ની ભૂમિકાને ઉજાગર કરવી. જે ક્લિન ઇન્વેસ્ટ. 2012;122 (5): 1589-1595. https://doi.org/10.1172/JCI60020
9. બાબ્રાહમ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ 2020. જીનોમના 'ડાર્ક મેટર' વિસ્તારો બળતરા રોગોને કેવી રીતે અસર કરે છે તે ઉજાગર કરે છે. 13 મે, 2020 ના રોજ પોસ્ટ કરવામાં આવ્યું. અહીં ઓનલાઈન ઉપલબ્ધ https://www.babraham.ac.uk/news/2020/05/uncovering-how-dark-matter-regions-genome-affect-inflammatory-diseases 14 મે 2020 ના રોજ એક્સેસ.
10. નસરાલ્લાહ, આર., ઇમિયાનોવસ્કી, સીજે, બોસિની-કાસ્ટિલો, એલ. એટ અલ. 2020. રિસ્ક લોકસ 11q13.5 પર ડિસ્ટલ એન્હાન્સર ટ્રેગ કોશિકાઓ દ્વારા કોલાઇટિસના દમનને પ્રોત્સાહન આપે છે. પ્રકૃતિ (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2296-7
11. ડિકલ, ડીઇ એટ અલ. 2018. સામાન્ય વિકાસ માટે અલ્ટ્રા કન્ઝર્વ્ડ એન્હાન્સર્સ જરૂરી છે. સેલ 172, અંક 3, P491-499.E15, જાન્યુઆરી 25, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.12.017
12. 'ડાર્ક મેટર' DNA મગજના વિકાસને પ્રભાવિત કરે છે DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-018-00920-x
13. ડાર્ક મેટર બાબતો: સૌથી ઘાટા DNA DOI નો ઉપયોગ કરીને સૂક્ષ્મ રક્ત કેન્સરનો ભેદભાવ: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007332
***
