זו שאלה נהדרת שכן היא נוגעת בהיסטוריה בהתהוות, מהפכה בביולוגיה המולקולרית המתרחשת בחיינו. בשני העשורים האחרונים הופלה ה "הדוגמה המרכזית" של הביולוגיה המולקולרית, שגובשו על ידי ווטסון וקריק לאחר גילוי ה- DNA בשנים 1952-1958. התמונה המסודרת של גנים, מיכלים בלעדיים של תכונות תורשתיות, קידוד חלבונים והקוד מועתק על ידי אנזימים ואז מועבר על ידי RNA שליח מהגרעין לריבוזום, שם הוא מתועתק עוד יותר לחומצות אמינו; הוחלפה בתמונה מורכבת ומבולגנת הרבה יותר של דיכוי ושינוי הקוד האפיגנטי, המושפע ישירות מגורמים סביבתיים, ומווסתת על ידי שטחים עצומים של "יסודות DNA" שאינם מקודדים לחלבון (מונח כולל חדש, מחליף " גנים ") שהודחו בעבר כ"זבל" אבולוציוני.

המאמרים האחרונים שהוזכרו ב- OP נובעים מהפרסום בו-זמנית של 30 (!) מאמרים מקושרים ב- 5 בספטמבר 2012, ב- Nature ובכמה כתבי עת אחרים, מאת מחברי קונסורציום האנציקלופדיה של אלמנטים DNA (ENCODE). הם מסמנים התקדמות משמעותית בפענוח פונקציונליות ה- DNA "זבל". ENCODE הוא שלוחה של פרויקט הגנום האנושי שהושק לאחר השלמתו בשנת 2003. מחסן המידע היה כה עצום עד ש טבע יצרה אתר מיוחד שנועד להדריך את הקוראים דרכו, ל- ENCODE יש גם אתר משלה.

אך הרעיון של DNA פעיל שאינו מעורב בקידוד חלבונים, שהיה תפקידו העיקרי תחת "הדוגמה המרכזית", אלא ייצור שאינו קידוד. RNA (ncRNA) הוא הרבה יותר ישן. סקר היסטורי טוב בנושא זה הוא סקירת הטבע של אדי שאינו מקודד גנים של RNA ועולם ה- RNA המודרני (2001). אדי עוקב אחר הרעיון אל מנגנוני ויסות גנטיים בסינתזת החלבונים מאת יעקב ומונוד (1961). הם לא היו ביולוגים מתמטיים, והמאמר אינו מתמטי במיוחד, אך הוא בהחלט מאוד תיאורטי:

" הרעיון ש- ncRNA יהיה מותאם היטב לתפקידי הרגולציה אינו חדש. בתהליך הגדרת רבים ממושגי הגנטיקה המולקולרית, כולל mRNA ואופרונים, הבחינו פרנסואה ג'ייקוב וז'אק מונוד" גנים מבניים ". (כגון lacZ) מ"גנים מווסתים "(כגון lacI). באותה תקופה הוגדרו גנטית רק רגולטורים כגון lacI, וידוע שהם אינטראקציה ספציפית עם רצפים הפועלים על ידי סיס (כגון lacO), או רמת הדנ"א או ה- mRNA. ג'ייקוב ומונוד נימקו כי השלמת בסיס תאפשר לרנ"א ליצור אינטראקציה גבוהה במיוחד עם רצפים אחרים של חומצות גרעין. הם הציעו כי גנים מבניים מקודדים חלבונים, וגנים רגולטוריים מייצרים ncRNAs (איור 5). ארבעים שנה לאחר מכן, ההצעה שלהם נראית רלוונטית מתמיד.

ניתן לראות מהביבליוגרפיה בסקירתו של אדי כי תגליות של גנים ncRNA עם פונקציות רגולטוריות אפיגנטיות הצטברו באופן משמעותי בסוף 1990- s, מוביל t o פיצוץ לאחר שנת 2000, כאשר פורסמה הטיוטה הראשונית של פרויקט הגנום האנושי. הטיוטה הסופית יצאה בשנת 2003. חלק מהצליל והזעם של 2000-2003 באים לידי ביטוי ב סקירתו הפופולרית של גיבס Unseen Genome: Gems among the Junk (2003). אך דוגמאות בודדות היו ידועות הרבה יותר מוקדם. אחד האישורים הישירים הראשונים על השערותיו של ג'ייקוב-מונוד הגיע בשנת 1980, בגלל רוזלינד לי ועמיתיה. אדי שוב:

" דוגמה קנונית לזיהוי של גן ncRNA על ידי גנטיקה היא סיפורו של ה- RNA המסדיר lin-4 בנמטודה C. elegans. The lin-4 לוקוס זוהה במסך למוטציות המשפיעות על עיתוי ורצף ההתפתחות הפוסט-בריונית (HETEROCHRONIC MUTATIONS) ב- C. elegans ... ה- lin-4 RNA מעכב הצטברות של חלבוני LIN-14 ו- LIN-28 על ידי מנגנון לא ידוע. / em> "

בשנת 1988 תיארו סימונס וקלקנר בוויסות ביולוגי על ידי אנטיסנס RNA בפרוקריוטים סוג אחר של מנגנון ויסות המופעל על ידי גנים בצד הלא נכון של סולם ה- DNA, הנחשב בדרך כלל כעותקי גיבוי סרק. מאת גיבס:

" עם זאת, במקרים מסוימים לגיבוי יש אג'נדה משלו. בעוד שהגן מייצר מסר RNA הגיוני, האלטר-אגו שלו יכול להכשיל" אנטיסנס " RNA שיש לו רצף משלים. בכל פעם שנחשבים התאמה בין חוש חוש לאנטי-חוש, הם משתלבים ויוצרים סולמות כפולת גדילים משלהם - ומפריעים למעשה ליכולתו של הגן לבטא את החלבון שלו ... RNAs מתחרים אלה עשויים לדכא גן רק על ידי קשירה במעלה ה- RNA של השליח של הגן. "

אז זה לא שהתפקידים האפיגנטיים של גנים לא מקודדים של RNA לא היו ידועים לפני 2012, ואפילו לא לפני 2000, אלא שהם היו נחשבו לפליצות, צירים נדירים בדרך התורשה האבולוציונית שנחשפה על ידי ה"דוגמה המרכזית ", המיוצגת על ידי החלבון המקודד על ידי הגנים" האמיתיים "דרך שלושת הנתיבים העיקריים של RNA שליח, העברה וריבוזומלי. רק עם השלמת פרויקט הגנום האנושי בשנים 2000-2003, הראיות התגלגלו בשלג, במיוחד בבני אדם, והפכו את ההשקפה הזו לבלתי נסבלת. סקירתו של גיבס מתארת ​​מנגנוני ויסות רבים אחרים של ncRNA שהופיעו בסוף שנות ה -90 - תחילת שנות ה -2000, כמו פסאודוגנים פעילים, מכשירי ריבו ומיקרו-רנא. ואדי משרטט את השערת "עולם ה- RNA המודרני" המתהווה, שנועדה להחליף את "הדוגמה המרכזית":

" לרבים מה- ncRNA שאנו רואים יש למעשה תפקידים בהם RNA הוא חומר אופטימלי יותר מחלבון. לרוב (אם כי לא תמיד) נמצא כי RNAs שלא מקודדים הם בעלי תפקידים הכרוכים בזיהוי ספציפי של רצף של חומצת גרעין אחרת ... RNA, מטבעו, הוא חומר אידיאלי לתפקיד זה. השלמה מאפשרת ל- RNA קטן מאוד להיות ספציפי לרצף.

תפקידים פונקציונליים רבים אינם דורשים יכולת קטליטית מתוחכמת יותר של חלבונים ויכולים להתבצע על ידי RNA פשוטים. ויסות לאחר תמלול, בפרט, יכול להיות מושגת פשוט על ידי חסימה סטרית של אתרים ביעד טרום mRNA או RNA בוגר. במקרים הדורשים תחכום רב יותר מאשר חסימה סטרית פשוטה, ניתן להעביר פונקציות קטליטיות הכרחיות למספר קטן של חלבונים משותפים, ואילו פונקציות זיהוי רצף ספציפיות מתבצעות על ידי המוני RNA קטנים בודדים האינטראקציה עם חלבונים אלה. "