Nekodirajuća DNK

.]]
**Nekodirajuće DNK** sekvence, u  genomici i srodnim područjima genetike, komponente su  DNK organizma koje ne  kodiraju  proteinske  sekvence. Neke od njih se  transkribiraju u funkcionalnu RNK  molekulu (npr. transfer RNK, ribosomska RNK  i regulatorne RNK), se dok druge ne transkribiraju ili kodiraju sekvence u vidu RNK nepoznate funkcije. Količina  nekodirajuće DNK uveliko varira među vrstama. Na primjer, više od 98% od ljudskog genoma  je nekodirajuća  DNK, dok je u toj kategoriji samo oko 2% tipskog bakterijskog genoma.

U početku, biološka funkcija velikog  dijela nekodirajuće DNK je bila nepoznata, pa je ponekad nazivana **junk DNK**.  Kao takva je poznata je već decenijama, sve dok naučnici nisu našli da su mnoge nekodirajuće sekvence funkcionalne, uključujući gene za funkcionalne RNK molekule (vidi gore), predačke sekvence i replikaciju, centromere i  telomere.
## Frakcija nekodirajuće genomske DNK
Ukupna veličina genoma i zastupljenost nekodirajuće DNK su uglavnom u korelaciji sa kompleksnošću organizma, iako postoje brojni izuzeci. Tako, npr., genom amebe *Polychaos dubium* (ranije poznate kao *Amoeba dubia*) sadrži više od 200 puta veću količinu DNK od čovjeka. Genom ribe *Takifugu rubripes* (koja se naduvava) ima samo jednu osminu ljudskog genoma, mada ima uporediv broj gena. Oko 90% njenog genoma je nekodirajuća DNK, a izgleda da najveći dio razlike u veličini čini  nekodirajuća DNK. Velike varijacije u veličini genoma između eukariotskih vrsta su poznate kao enigma C-vrijednosti ili paradoks C-vrijednosti.

Oko 80%  nukleotidnih baza u ljudskom genomu  može se transkribirati, ali to prepisivanje ne podrazumeva i funkciju.

## Funkcije nekodirajuće DNK
Mnoge noncodirajuće sekvence DNK imaju važne biološke funkcije kao što pokazuju istraživanja u oblasti  komparativne genomike. Ona pokazuju da su one visoko konzervirane, ponekad u vremenskim skalama mjerenim stotinama miliona godina, što implicira da su ove regije pod jakim uticajem evolucijskih procesa i podložne selekcijskog pritiska pozitivne selekcije.

Na primjer, u genomu ljudske vrste i miševa, koji su se razišli od  odstu zajedničkog pretka prije oko 65-75 miliona godina, protein-kodirajuće sekvence DNK čine samo oko 20% konzervirane DNK, a preostalih 80% konzervirane DNK je u nekodirajućim regijama. Mape povezanosti često identificiraju hromosomske regije koje su  povezane s bolešću, bez dokaza o prisustvu funkcionalnih varijanti kodirajućih  gena u regiji, što ukazuje da bolesti izazivaju genske  varijante noncodirajuće DNK.
Neke specifične sekvence noncodirauće DNK mogu biti  bitne za  strukturu hromosoma, funkciju centromera i međusobno prepoznavanje homologa u  mejozi.

Prema komparativna studija od preko 300 prokariotskih i više od 30 eukariotskih genoma, izgleda da eukarioti ispoljavaju  minimalnu količinu nekodirajuće DNK. Ovaj minimalni iznos se može predvidjeti pomoću modela rasta   genetičke regulacijske mreže, što znači da je ustvari neophodan za regulciju nasljednih pojava i procesa. Procjenjuje se da kod ljudi taj minimum iznosi oko 5% ukupnog genoma.

Postoje dokazi da značajan dio (preko 10%) u  32 sisarska genoma može funkcionirati putem  formiranja specifične sekundarne konstrukcije RNK. Komparativna proučavanja genoma mogu identificirati kompenzacijske DNK mutacije koje održavaju uparivanje RNK baza, što je posebnost RNK molekula. Više od 80% genomskih regija, koje  predstavljaju dokaze evolucije RNK strukture,  ne predstavljaju snažnu konzerviranost DNK sekvenci.
## Tipovi nekodirajuće DNK
### Nekodirajuća  RNK
Nekodirajuće RNK molekule su one koje nisu prevedene u proteine. Primjeri takvih  RNK uključuju ribosomske RNK, transfer RNK, Piwi-interaktivni RNK i mikroRNK.
MikroRNK su odgovorne  za kontrolu translacijskih aktivnosti od oko 30% svih gena koji kodiraju sintezu proteina u sisara, a može biti od vitalnog značajna komponenta u progresiji ili liječenju raznih bolesti, uključujući i rak, kardiovaskularne bolesti i imuni odgovor na infekcije.
### *Cis*–  i  *Trans*–regulacijski  elementi
Cis-regulatorni elementi su sekvence koje kontroliraju transkripciju obližnjeg gena. Mogu se nalaziti u u 5' ili 3' krajevima neprevedenih regija  ili u intronima. Trans-regulatorni elementi kontroliraju transkripciju dalekog gena. 
Promotori olakšavaju transkripciju određenog gena i obično kodiranjem „ uzvodno i nizvodno*  kodirajuće regije. Ispravljačke sekvence mogu imatii vrlo udaljene efekte na nivou transkripcije gena.
### Introni
Introni su nekodirajuće sekcije gena, transkribirane u sekvence prekursorske iRNK u sekvence, ali na kraju se uklanjaju u procrsu prerade RNK (*splicing* – splajsing) tokom sazrijevanja  RNK. Mnogi introni su mobilni genetički elementi.

Studije grupe introna protozoa roda *Tetrahymena* ukazuju na to da introni  mogu biti i „sebični“ genetički elementi, neutralni za  domaćina, jer se i sami uklanjaju  iz bočnih egzona tokom prerade (splajsinga) RNK i ne ispoljavaju razliku između alela sa i bez introna.

Izgleda da neki od introna imaju značajnu biološku funkciju, eventualno kroz ribozimske funkcije koje mogu regulirati tRNK i rRNK aktivnost, kao i ekspresije gena za kodiranje proteina, evidentirani u domaćinima koji su, u dužem periodu,  postali ovisni o takvim intronima. Na primjer, * trnL-intron* se nalazi u svim zelenim biljkama i čini se da se generacijski nasljeđuju već nekoliko milijardi godina, uključujući i više od milijardu godina u okviru hloroplasta i dodatnih 2-3 milijarde godina prije, u cijanobakterijama – precima hloroplasta. 
### Pseudogeni
Pseudogeni su  DNK sekvence, u vezi sa poznatim genima, koji su izgubili svoju sposobnost kodiranja proteina ili su na neki drugi način više ne ispoljavaju. Proizlaze iz retrotranspozicije ili genomskog dupliranja funkcionalnih gena postajući "genomsk fosili", koji su nefunkcionalni zbog mutacija koje sprečavaju transkripciju gena, kao što je to unutar regije  gena promotora ili fatalno mijenjaju transkripciju gena, kao što su preuranjeni stop kodoni ili pomak okvira translacije.

Pseudogeni koje proizilaze iz genomskih ostataka, genomskg dupliranja ili ostataka inaktiviranih gena si beprocesuirani pseudogeni.
Dok je *Dollo* zakon ukazuje na to da je gubitak funkcije pseudogena vjerojatno trajan, „zaleđeni“ geni zapravo mogu zadržati funkciju za nekoliko milijuna godina, a mogu se "reaktivirati" u protein-kodirajuće  sekvence i znatan broj pseudogena  aktivno se transkribira. Pretpostavlja se da se pseudogeni mogu promijeniti bez evolucijski ograničenje i da, određenoj vrsti, mogu poslužiti kao koristan model održavanja frekvencija različitih spontanih mutacija.
### Ponavljajuće sekvence, transposoni i virusni elementi
Transpozoni  i retrotranspozoni su mobilni genetički elementi. To su ponovljajuće sekvence, kojie uključuju retrotranspozonsku liniju *SINES* (kratkih nuklearnih elemenata), kao  velikog dijela genomske sekvence u mnogim vrstama. Alu sekvence, klasificirane kao kratki unutrašnji nuklearni elementi, najzastupljeniji su mobilni elemenati u ljudskom genomu. Neki primjeri su pronađene kod *SINES''-a, gdje kontroliraju transkripciju nekih gena koji kodiraju proteine.

Sekvence endogenih retrovirusa su proizvod obrnute transkripcije retrovirusnog  genoma u genomu klicnih ćelija. Mutacije unutar ovih retro-translacijskih sekvenci mogu inaktiviraju virusnni genom.

Preko 8% ljudskog genoma se sastoji od (uglavnom propalih) endogenih retrovirusnih sekvenci, kao dio od preko 42% frakcija koje su prepoznatljivo izvedene iz retrotransposona, a još 3% se mogu kao ostaci  DNK transpozona. Za veći dio preostalih pola genoma, koji je još bez objašnjivog porijekla, očekuje se da vode porijeklo od  mobilnih  elemenata koji su bili aktivni toliko  davno (> 200 miliona godina), a  koje su slučajne mutacije učinile  neprepoznatljivim. 
### Telomera
Telomere su ponavljajuće regije DNK na kraju hromosoma, koji pružaju zaštitu od hromosomskih poremećaja tokom replikacije  DNK.

## Također pogledajte 
* Kodirajuća DNK
* Genetički kod
* Dokazi evolucije

## Reference 
Kategorija:Genetika
Kategorija:Nukleinske kiseline
Kategorija:DNK
Kategorija:RNK