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ENCODE zusammengesetzt aus engl ENCyclopedia Of DNA Elements Enzyklopädie der DNA Elemente ist ein Forschungsprojekt das

ENCODE

ENCODE (zusammengesetzt aus engl. ENCyclopedia Of DNA Elements, Enzyklopädie der DNA-Elemente) ist ein Forschungsprojekt, das im September 2003 vom US-amerikanischen National Human Genome Research Institute (NHGRI) initiiert wurde. Ziel des Projekts ist, alle funktionellen Elemente des menschlichen Genoms sowie das Transkriptom zu identifizieren und zu charakterisieren. ENCODE ist damit das Folgeprojekt des Humangenomprojekts, das die Sequenzierung des menschlichen Genoms zum Ziel hatte und das seit 2003 abgeschlossen ist. Ein weiteres Ziel von ENCODE ist die Entwicklung und Implementierung von Hochdurchsatzmethoden zur Identifikation der funktionellen Elemente.

Durchgeführt wird ENCODE von einem Forschungskonsortium, zu dem insgesamt etwa 30 Arbeitsgruppen an verschiedenen Instituten gehören. Das Projekt wird in drei Phasen ausgeführt: einer Pilotphase, die das Ziel hat, 1 % (30 Megabasen) des Genoms zu analysieren und die Untersuchungsmethoden zu evaluieren, einer technologischen Phase, in denen der Datendurchsatz erhöht und die Kosten zur Akquirierung der Daten verringert werden sollen und einer Produktionsphase, in der die restlichen 99 % des Genom analysiert werden sollen. Alle Daten, die im Zuge des ENCODE-Projekts generiert werden, werden in einer öffentlich zugänglichen Datenbank der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt. Als ein erstes Ergebnis konnte ENCODE 2007 bestätigen, dass etwa die Hälfte aller produzierten RNAs einer Zelle weder mRNA noch ribosomale RNA oder andere RNA-Endprodukte, sondern andere RNAs sind, bei denen es nicht bekannt ist, ob und welche Funktion diese ausfüllen.

Die Ergebnisse von ENCODE sind umstritten, methodische Fehler wurden bemängelt und Widersprüche zu evolutionsbiologischen Vorstellungen sollen bestehen.

Pilotphase Bearbeiten

In der Pilotphase wurden zunächst 30 Megabasen DNA-Sequenz des humanen Genoms ausgewählt, was etwa 1 % umfasst, und mit bereits etablierten Methoden analysiert. 50 % dieser Stichprobe wurden gezielt ausgewählt und 50 % zufällig. Dabei wurde das Transkriptom, also sämtliche transkribierten Sequenzen, kartiert, sowie Transkriptionsstartpunkte, Promotoren, Enhancer, Repressoren bzw. Silencer, Exons, Origins of replication, Replikationsterminationssites, Bindestellen von Transkriptionsfaktoren, Methylierungssites, DNase-I-hypersensitive Regionen, Chromatinmodifikationen und Regionen, die hochkonserviert sind, aber bisher keine bekannte Funktion haben, identifiziert. Auch genetische Variationen innerhalb dieser hochkonservierten Bereiche werden dokumentiert. Zu den angewandten Methoden zählen neben Sequenzierung, Microarrays, Chromatin-Immunpräzipitation (ChIP) und quantitative PCR.

Technologische Entwicklungsphase Bearbeiten

Die technische Weiterentwicklung der Methoden findet zeitgleich mit der Pilotphase statt. Es sollen neue Labortechniken und Computerprogramme ausgearbeitet werden.

Produktionsphase Bearbeiten

In der letzten produktiven Phase sollen die verbleibenden 99 % der Sequenz des menschlichen Genom analog zum ersten Prozent kartiert und funktionelle Elemente identifiziert werden, und dies so kostengünstig und verlässlich wie möglich. Weitere funktionelle Elemente, die in der Pilotphase noch nicht berücksichtigt wurden wie zum Beispiel Telomere und Centromere, sollen dann charakterisiert werden.

Ergebnisse Bearbeiten

ENCODE erbrachte als Ergebnis, dass im menschlichen Genom erheblich mehr DNA aktiv ist, als angenommen. Während 2 % der DNA Protein-codierenden Genen zugerechnet und bislang als aktiv betrachtet werden, sind laut ENCODE etwa 80 % der DNA aktiv. 76 % des Genoms werden laut ENCODE in RNA transkribiert. Im Genom befinden sich 2,9 Millionen regulatorische Elemente. Je nach Zelltyp sind unterschiedliche Genomabschnitte aktiv. Diese Ergebnisse werden jedoch nicht von allen Wissenschaftlern so übernommen, sondern aufgrund methodischer Fragen angezweifelt.

Kosten Bearbeiten

Zunächst wurden in der Pilotphase acht Arbeitsgruppen mit insgesamt 12 Millionen US-Dollar gefördert. Seitdem kamen weitere Gruppen hinzu, die sich beispielsweise mit der Koordination der Datenbanken befassen. Insgesamt kostete das Pilotprojekt 55 Millionen US-Dollar, und die 2012 beendete Produktionsphase weitere 130 Millionen.

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ The ENCODE (ENCyclopedia Of DNA Elements) Project. The ENCODE Project Consortium. In: Science, 22 October 2004, Vol. 306. no. 5696, S. 636–640, doi:10.1126/science.1105136.
  2. genome.ucsc.edu
  3. ENCODE Project Data Release Policy. genome.gov
  4. ↑ D. Graur et al.: On the immortality of television sets: “function” in the human genome according to the evolution-free gospel of ENCODE. In: Genome Biol Evol., 20. Februar 2013, PMID 23431001 (englisch)
  5. genome.gov
  6. Das ENCODE-Projekt: 80 % des Genoms sind aktiv. wissensschau.de, abgerufen am 6. März 2013 (deutsch).
  7. Brendan Maher: ENCODE: The human encyclopaedia. In: Nature. 489, 2012, S. 46–48, doi:10.1038/489046a.
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Veröffentlichungsdatum:
ENCODE zusammengesetzt aus engl ENCyclopedia Of DNA Elements Enzyklopadie der DNA Elemente ist ein Forschungsprojekt das im September 2003 vom US amerikanischen National Human Genome Research Institute NHGRI initiiert wurde Ziel des Projekts ist alle funktionellen Elemente des menschlichen Genoms sowie das Transkriptom zu identifizieren und zu charakterisieren 1 ENCODE ist damit das Folgeprojekt des Humangenomprojekts das die Sequenzierung des menschlichen Genoms zum Ziel hatte und das seit 2003 abgeschlossen ist Ein weiteres Ziel von ENCODE ist die Entwicklung und Implementierung von Hochdurchsatzmethoden zur Identifikation der funktionellen Elemente 1 Durchgefuhrt wird ENCODE von einem Forschungskonsortium zu dem insgesamt etwa 30 Arbeitsgruppen an verschiedenen Instituten gehoren Das Projekt wird in drei Phasen ausgefuhrt einer Pilotphase die das Ziel hat 1 30 Megabasen des Genoms zu analysieren und die Untersuchungsmethoden zu evaluieren einer technologischen Phase in denen der Datendurchsatz erhoht und die Kosten zur Akquirierung der Daten verringert werden sollen und einer Produktionsphase in der die restlichen 99 des Genom analysiert werden sollen Alle Daten die im Zuge des ENCODE Projekts generiert werden werden in einer offentlich zuganglichen Datenbank der Allgemeinheit zur Verfugung gestellt 2 3 Als ein erstes Ergebnis konnte ENCODE 2007 bestatigen dass etwa die Halfte aller produzierten RNAs einer Zelle weder mRNA noch ribosomale RNA oder andere RNA Endprodukte sondern andere RNAs sind bei denen es nicht bekannt ist ob und welche Funktion diese ausfullen Die Ergebnisse von ENCODE sind umstritten methodische Fehler wurden bemangelt und Widerspruche zu evolutionsbiologischen Vorstellungen sollen bestehen 4 Inhaltsverzeichnis 1 Pilotphase 2 Technologische Entwicklungsphase 3 Produktionsphase 4 Ergebnisse 5 Kosten 6 Weblinks 7 EinzelnachweisePilotphase BearbeitenIn der Pilotphase wurden zunachst 30 Megabasen DNA Sequenz des humanen Genoms ausgewahlt was etwa 1 umfasst und mit bereits etablierten Methoden analysiert 50 dieser Stichprobe wurden gezielt ausgewahlt und 50 zufallig 5 Dabei wurde das Transkriptom also samtliche transkribierten Sequenzen kartiert sowie Transkriptionsstartpunkte Promotoren Enhancer Repressoren bzw Silencer Exons Origins of replication Replikationsterminationssites Bindestellen von Transkriptionsfaktoren Methylierungssites DNase I hypersensitive Regionen Chromatinmodifikationen und Regionen die hochkonserviert sind aber bisher keine bekannte Funktion haben identifiziert Auch genetische Variationen innerhalb dieser hochkonservierten Bereiche werden dokumentiert Zu den angewandten Methoden zahlen neben Sequenzierung Microarrays Chromatin Immunprazipitation ChIP und quantitative PCR Technologische Entwicklungsphase BearbeitenDie technische Weiterentwicklung der Methoden findet zeitgleich mit der Pilotphase statt Es sollen neue Labortechniken und Computerprogramme ausgearbeitet werden Produktionsphase BearbeitenIn der letzten produktiven Phase sollen die verbleibenden 99 der Sequenz des menschlichen Genom analog zum ersten Prozent kartiert und funktionelle Elemente identifiziert werden und dies so kostengunstig und verlasslich wie moglich Weitere funktionelle Elemente die in der Pilotphase noch nicht berucksichtigt wurden wie zum Beispiel Telomere und Centromere sollen dann charakterisiert werden Ergebnisse BearbeitenENCODE erbrachte als Ergebnis dass im menschlichen Genom erheblich mehr DNA aktiv ist als angenommen Wahrend 2 der DNA Protein codierenden Genen zugerechnet und bislang als aktiv betrachtet werden sind laut ENCODE etwa 80 der DNA aktiv 76 des Genoms werden laut ENCODE in RNA transkribiert Im Genom befinden sich 2 9 Millionen regulatorische Elemente Je nach Zelltyp sind unterschiedliche Genomabschnitte aktiv 6 Diese Ergebnisse werden jedoch nicht von allen Wissenschaftlern so ubernommen sondern aufgrund methodischer Fragen angezweifelt 4 Kosten BearbeitenZunachst wurden in der Pilotphase acht Arbeitsgruppen mit insgesamt 12 Millionen US Dollar gefordert Seitdem kamen weitere Gruppen hinzu die sich beispielsweise mit der Koordination der Datenbanken befassen Insgesamt kostete das Pilotprojekt 55 Millionen US Dollar und die 2012 beendete Produktionsphase weitere 130 Millionen 7 Weblinks Bearbeitenencodeproject org National Human Genome Research Institute Seite des NHGRI uber das ENCODE project ENCODE bei der UCSC nature com Freie Artikel von den Teilnehmern des ProjektsEinzelnachweise Bearbeiten a b The ENCODE ENCyclopedia Of DNA Elements Project The ENCODE Project Consortium In Science 22 October 2004 Vol 306 no 5696 S 636 640 doi 10 1126 science 1105136 genome ucsc edu ENCODE Project Data Release Policy genome gov a b D Graur et al On the immortality of television sets function in the human genome according to the evolution free gospel of ENCODE In Genome Biol Evol 20 Februar 2013 PMID 23431001 englisch genome gov Das ENCODE Projekt 80 des Genoms sind aktiv wissensschau de abgerufen am 6 Marz 2013 deutsch Brendan Maher ENCODE The human encyclopaedia In Nature 489 2012 S 46 48 doi 10 1038 489046a Abgerufen von https de wikipedia org w index php title ENCODE amp oldid 194020603