Belki de bu soru, bazen "hurda DNA" olarak bilinen genler arasındaki bölgelerin herhangi bir işlevi olup olmadığıdır.

İnsan genomunda, ~ 5 milyar bazdan 20-30.000 gen gibi bir şey vardır, bunu nasıl saydığınıza bağlı olarak belki 10 milyonlarca baz çifti kaplar. . Tüm insan DNA'sının% 1'i ortak rakamdır.

Bazen biyologların genellikle bunun bir faydası olmadığını düşündükleri sorulur, ancak aslında bu araştırılmış bir konudur ve çok az kişi onun evrimsel veya biyolojik bir işlevi olmadığını düşünür.

Ökaryotlarda intergenik DNA'nın en yaygın kullanımlarından bazıları (bakteriler, çok farklı yanıtlara sahip tamamen farklı bir konudur.

• Transkripsiyon Düzenleme

Genin kodlama dizilerinin dışında, geni düzenleyen proteinler için kapsamlı bir dizi bağlanma yeri olabilir. Şekil 1'deki bu makalede, ENDO16'nın ünlü düzenleyici dizisi Şekil 1'de görülebilir. almoat 2000 bp için görebileceğiniz gibi, birçok çeşit promotor ve inhibe edici faktör için çok sayıda bağlanma bölgesi ve geni çeşitli şekillerde birleştirebilen faktörler vardır.

Hatırladığım kadarıyla, ENDO16, deniz kestanesinin gelişiminde yalnızca kısa bir süre için açılır ve bu nedenle çok sıkı bir şekilde kontrol edilir, bu da transkripsiyonu kontrol eden birçok düzenleyici unsuru olduğu anlamına gelir. Şimdiye kadarki en kapsamlı çalışılan genlerden biri ve çoğuna sahip olduklarına inanıyorum. Tıp literatürünü incelerken gördüğüm diğer insan genleri 20.000 b bir genin düzenlenmesini yeniden üretmek için gereklidir. Yine de tüm bunlar, aktif olarak dahil edilen DNA miktarını en iyi ihtimalle yalnızca üç katına çıkarabilir.

• Centromeres ve Telomerler Kromozomların fizyolojisi, hücre çoğalması ve gelişim için gerekli olan Deniz'in bahsettiği gibi geniş bölgelere sahiptir. Hayvanlarda (insanlar gibi), bölgeler kopyalanmış genlerden yoksundur ve genom uzunluğunun% 10-15'i olabilir (bunu chr21'deki UCSC genom tarayıcısından görüyorum - maya gibi bazı organizmalarda sentromer sadece birkaç olabilir Yüz baz çifti. Neyse şimdi bir yere varıyoruz!

• Çevrilmemiş genler. RNA'ya kopyalanabilen ve sonra şablon olarak işlev görmeyen çok sayıda DNA parçası var Bazıları bu türden çok şey olduğunu söylüyor. Tipik görüş, bilinen bu tür hayvanlardan birkaç bin olduğu ve insanların şu anda bunlardan 1500 kadarına sahip olduğu düşünülüyor. Genlerin sayısında küçük bir değişiklik, ancak yine de oradalar.

• Kromatin bağlanma ve organizasyon siteleri Centromeres, kromatinin bağlandığı yerler olmasına rağmen, DNA'yı bağlayan birkaç protein ailesi ve bunları Nükleozomu oluşturmak için telefon teli makaraları gibi olduğu düşünülen organize sarmal bobinlere sarın. Kromozomlar, ders kitaplarında gördüğünüz küçük çubuk adamlara benziyor. Kromatin, hemen hemen her tür DNA'yı biriktirebilir, ancak genlerin uçlarında bulunan bölgeleri tercih ediyor gibi görünüyor. Bazı DNA sekans sınıfları için afinitelerini modüle etmek için enzimler (asillenmiş, metillenmiş) tarafından modifiye edilebilirler. Bu sıcak bir araştırma konusu. RNA polimerazın bir genin transkripsiyonunu bulma yeteneği, kromatin üzerine yarası ise iyi değildir ve bir transkripsiyon faktörü gibi kesin bir bağlanma olmasa da, kromatin bağlanması ve regülasyonu, genler ve DNA dizileri arasındaki mesafedeki değişikliklerden büyük ölçüde etkilenmelidir. Türler arasındaki temel farklardan biri olan binlerce baz çifti için bir geni çevrelemek.

Tüm biyolojik sistemler arasında (en azından bildiğim kadarıyla) bu, en yığın DNA dizisini oluşturur ve muhtemelen transkripsiyon faktörleri olarak farklı türler arasındaki farkla ilişkilidir ve hemen hemen kesinlikle daha eski bir gen düzenleme sistemidir. bunun hakkında düşün.

• Numara Varyasyonlarını ve tekrar eden bölgeleri kopyalamak sadece bir yan nottur, ancak küçük ve çok uzun tekrar dizileri, bireyler arasındaki bazı farklılıkları hesaba katmak için genler arası bölgelerde ve bir gen sınırında görünebilir . oldukça kısa veya oldukça uzun olabilirler.

Umarım bu yardımcı olur?

"Kodlamayan" derken neyi kastettiğinize bağlıdır.

Telomerler & sentromerlerinde yapısal elementler vardır - oradaki DNA proteinleri kodlamasa da, üç boyutlu yapısına katkıda bulunur. kromozom.

"Kodlamayan" DNA aynı zamanda birçok protein için bağlayıcı bir substrat görevi görebilir: transkripsiyon faktörleri, güçlendiriciler, histon proteinleri; ve böylece düzenlemeyi bu aracılar aracılığıyla dolaylı olarak kontrol eder.

Kopyalanan / çevrilen bölgelerin üst tarafındaki promoter bölgeler, genomumuzun kombinatoryal kontrol anahtarları / kadranlarıdır ve muazzam düzenleyici öneme sahiptir.

Kodlamayan DNA aynı zamanda mobil DNA repertuarları olarak da işlev görür. &pasting eksonlarını kopyalayarak (L1 transdüksiyonları) veya & kodlama bölgelerine kopyalayarak onları kesintiye uğratarak hızlı evrim / "plastisite" sağlayan elemanlar.

Son olarak, evrimin kum havuzu olarak hareket edebilirler: İşlevsel bölgelere genetik olarak bağlı olmayan kodlamayan bölgeler, büyük olasılıkla arındırıcı seçilimden muzdarip değildir, bu nedenle rastgele evrimin şablonları olarak hareket edebilirler. mutasyonların büyük çoğunluğunun olumlu veya olumsuz herhangi bir etkisi olmayacaktır. Bu, daha sonra yeni eksonlar / miRNA / düzenleyici bölgeler haline gelebilecek veya yeni işlevselliği etkinleştirmek için diğer bölgelere karıştırılabilecek yepyeni kombinasyonların keşfedilmesini sağlar.

Programlanabilir ile, onun bilgi içerdiğini veya bazı girdilere veya uyaranlara yanıt olarak değiştirilebileceğini kastettiğinizi varsayıyorum. Cevap her ikisi için de "hayır" dır. Bir bakıma.

Kodlamayan DNA bilgi içeriyor mu? Tanım gereği hayır. Muhtemelen genomun bilgi içermeyen birçok bölgesi vardır, ancak daha sonra intronlar, güçlendiriciler, sınır unsurları, MAR / SAR'lar, hedefleme siteleri vb. Gibi düzenleyici unsurlar içerdiği tespit edilmiştir. Hatta fonksiyonel testler (örneğin bölge) hiçbir şey açığa çıkarmayabilir çünkü etkiler küçük olabilir veya yalnızca özel koşullar altında görünür olabilir. Ancak tartışmalı bir şekilde, bir bölgeyi kaldırırsanız ve organizma üzerinde bir etkisi varsa, o zaman gerçekten kodlamayan bir DNA değildir, sadece kodlamayı önceden görmemişsinizdir.

İkincisine gelince, değişti, cevap yine "hayır" veya en azından "görünüşe göre değil". Genler arası bölgeler (açık veya karakterize edilmiş kopyalanmış bölgeleri veya bunların kontrol elemanlarını içermeyen DNA uzantıları) organizmalar arasında ve hatta türler arasında çok kararlıdır. Bilgiye sahip olmadıkları için beklenen bir mutasyon oranına sahip gibi görünüyorlar ve bu nedenle, süpürülmeden yavaşça mutasyona uğramaları özgür. Düzenlemesi DNA kesmesi veya benzeri tarafından kontrol edilen bir avuç spesifik gen dışında, genomun herhangi bir bölgesinin bilerek değiştirildiğine dair (bildiğim kadarıyla) hiçbir kanıt yok.

Belki ben sorunuzu özlüyorum, biyolog olarak ve "Turing Makinesi" nin ne olduğunu gerçekten bilmiyorum. Yanlış anladıysam lütfen açıklığa kavuşturun.

DNA hesaplama alanından kimsenin bahsetmediğine çok şaşırdım. DNA molekülleri ile hesaplama yapabileceğiniz Leonard Adleman ve Richard Lipton tarafından kanıtlanmıştır.

Adleman'ın makalesinde, Seyahat Eden-Satıcı-Probleminin bir örneğini çözmek için bir deney sunuyorlar. Bu problem NP'de olduğu için DNA'nın tamamlandığını söyleyebiliriz.

Adleman Makalesi

Daha derin bir anlayış için bkz.

Doğa, biçimsel hesaplama konusunda oldukça iyi iş çıkardı. Öyle ki, hala hızını korumaya çalışıyoruz.

Sorunuzla ilgili olarak, "kodlamayan DNA" tanımınıza bağlıdır.

Genel olarak, DNA, bakımından sorumlu makineyle birlikte birkaç anlamda Turing-tamamlanmıştır. Örneğin, mobil genetik öğelerin varlığına bir göz atın: Bazıları, ters transkriptazlar için kodlama yapan "alt programlardır" ve bunlar da orijinal programı yeniden üretebilir. Bunu lambda hesabı gibi Turing-tam bir biçimcilikle yapmak için oldukça uzun ve karmaşık bir program yapmanız gerektiğini not etmeliyim: http://crpit.com/confpapers/CRPITV26Larkin.pdf. Ve lambda hesabı çıplak Turing makinelerinden "daha kolaydır", yani aynı şeyi yapmak için Turing makinelerinden daha kısa programlar yazabilirsiniz. Öyleyse, benim (bir şekilde yanıltıcı) argümanım, kendini kopyalayabilen herhangi bir gerçek dünya bilgi makinesinin yüksek olasılıkla Turing makinesi eşdeğeri olduğudur.

Mobil genetik elementlerin temel özelliği hayatta kalmasını sağlamaktır, bu yüzden muhtemelen karekök hesaplamak kadar ilginç bir şey yapabilen bir DNA parçası bulamamamızın nedeni budur.

DNA'nın hiçbir şey yapamayan kısmına atıfta bulunursanız, Turing makineleri ve hesaplama hakkında konuşmak için, bazı "verilerin" bir "yorum" olarak "yorumlanabileceği" bir yola ihtiyacınız vardır. programı. Tamamen hareketsiz bir DNA parçası, tanım gereği bu rolü yerine getirmez.

Sorunuzu iki bölüme ayırarak cevaplayayım:

DNA, Turing makinesi için programlanabilir bir ortam (= bant) olarak kullanılabilir mi?

Cevap EVET . Kaset

Shapiro ve ark. tarafından yazılan makaleden başlayarak. in Nature, ardından Parker tarafından yazılan başka bir harika makale, DNA'nın hesaplama için nasıl kullanılacağına dair birçok bilimsel yayın var. Ne yazık ki, bu bulgular hala klasik hesaplamalar için geçerli değil ve DNA bilgisayarlar yakın gelecekte normal olanların yerini alamayacak.

Bir çöp DNA, Turing makinesi olarak çalışabilir mi?

Bilgisayar Biliminde "Önemsiz Giriş, Gereksiz Çıkış" adı verilen bilinen bir ilke vardır. DNA için de aynı - hesaplama için hurda DNA kullanmanın bir yolu var, ancak hesaplamanın sonucu da çoğunlukla gereksiz olacaktır: bu DNA'nın ne için olduğunu bilmediğimiz sürece ve bu değil kendi başına Turing makinesi olarak çalışıyor gibi görünüyor, bu DNA'yı bir turin makinesinde çalıştırarak makul bir şey elde etmek pek mümkün değil ...