Während die meisten DNA Definitionsliste ist wie das genetische Material, das für die Informationen kodiert, die zur Proteinsynthese führen, Tatsache ist, dass nicht jede DNA für Proteine kodiert. Das menschliche Genom enthält viel DNA, die weder für Protein noch für irgendetwas kodiert.
Ein Großteil dieser nicht-kodierenden DNA ist daran beteiligt, zu regulieren, welche Gene an- oder ausgeschaltet werden. Es gibt auch verschiedene Arten von nicht-kodierender RNA, von denen einige die Proteinproduktion unterstützen und andere sie hemmen. Obwohl nicht-kodierende DNA- und RNA-Stränge nicht direkt für das herzustellende Protein kodieren, dienen sie in vielen Fällen häufig dazu, zu regulieren, welche Gene zu Proteinen verarbeitet werden.
Genkomponenten
Ein Gen ist ein Teil der DNA innerhalb eines Chromosoms, der alle notwendigen Informationen zur Herstellung von RNA und dann Protein enthält. Die Region eines Gens, die für Protein kodiert und in RNA umgewandelt wird, wird als offener Leserahmen oder ORF bezeichnet. Die Fähigkeit des ORF, RNA und dann Proteine herzustellen, wird durch einen DNA-Abschnitt kontrolliert, der als regulatorische Region bezeichnet wird.
Diese Region der DNA ist sehr wichtig, um zu kontrollieren, welche Gene eingeschaltet und schließlich zu Proteinen verarbeitet werden, aber sie kodiert selbst nicht für ein Protein.
Nicht-kodierende RNA
Viele Abschnitte der DNA kodieren für Komponenten der RNA-Maschinerie, die für die Transkription und Translation verwendet werden. Diese Komponenten sind nicht immer Proteine. Tatsächlich bestehen viele ausschließlich aus RNA-Stücken wie tRNA und mRNA.
Es gibt auch verschiedene Arten von RNA, von denen die meisten nicht für Protein kodieren. Ribosomale RNA kodiert nur für die Produktion des Ribosoms, des Komplexes, der RNA in Protein umwandelt. Transfer-RNA ist wichtig für die Herstellung des Proteins aus RNA, kodiert jedoch nicht für die Herstellung des Proteins selbst.
Mikro-RNA oder miRNA verhindert, dass Proteine hergestellt werden, indem sie auf die kodierende RNA abzielt, die abgebaut werden soll. Die miRNA dient dazu, negativ zu regulieren, welche Gene in Protein umgewandelt werden, indem sie die Gene im Wesentlichen abschaltet. Dieser Vorgang des Abschaltens von Genen mit miRNA wird als RNA-Interferenz bezeichnet.
Gen-Spleißen
Wenn ein Gen von DNA in RNA transkribiert wird, muss die resultierende kodierende RNA oder mRNA weiter verarbeitet werden, bevor sie in Protein umgewandelt werden kann. Die mRNA besteht aus Sequenzen, die als Introns und Exons bekannt sind. Die Introns kodieren für kein Protein und werden aus der mRNA entfernt, bevor sie zu Protein verarbeitet wird. Die Exons sind die Sequenzen, die für Proteine kodieren.
Einige Exons werden jedoch auch aus der mRNA entfernt und nicht zu Proteinen verarbeitet. Dieser Prozess der Entfernung von Introns und Exons aus der RNA ist bekannt als Gen-Spleißen. Manchmal werden diese Exons während der Proteinproduktion aus der Sequenz gespleißt, und manchmal werden diese Exons eingeschlossen. Dies hängt davon ab, für welches Protein kodiert wird.
Junk-DNA
Manche DNA hat keinen bekannten Zweck und wird daher als Junk-DNA bezeichnet. Junk-DNA wird häufig in den Telomeren gefunden – den Enden der Chromosomen. Die Telomere der Chromosomen werden bei jeder Zellteilung leicht verkürzt und im Laufe der Zeit kann ein erheblicher Teil der DNA der Telomere verloren gehen. Es wird angenommen, dass die Telomere hauptsächlich aus Junk-DNA bestehen, sodass bei der Verkürzung der Telomere keine wichtigen genetischen Informationen verloren gehen.
Ein weiterer zu beachtender Faktor ist, dass nur weil es keine bekannte Funktion in dieser "Müll"-DNA gibt, es nicht bedeutet, dass es wirklich Müll ist. Die Funktion dieser DNA-Abschnitte ist zu diesem Zeitpunkt möglicherweise einfach unbekannt oder für unser Verständnis und unsere derzeitige Technologie zu komplex.