O mare parte din ADN-ul uman nu produce proteine, iar rolul acestor regiuni este încă studiat. Oamenii de ştiinţă au constatat că aceste secvenţe, considerate „materia întunecată” a genomului, dau naştere unor molecule de ARN care reglează activitatea genelor şi pot influenţa apariţia bolilor. Pentru a înţelege acest proces, cercetătorii lucrează la secvenţierea completă a ARN-ului uman.
Deşi celulele din ochi, rinichi, creier sau degete sunt diferite, ele conţin acelaşi ADN. Diferenţele dintre ele nu provin din modificări ale codului genetic, ci din modul în care informaţia este utilizată. ADN-ul stochează informaţia necesară producerii proteinelor, iar ARN-ul indică momentul şi locul în care aceste proteine sunt sintetizate.
Aproximativ 2% din ADN codifică proteine. Restul reprezintă secvenţe necodante. O parte dintre acestea este transcrisă în ARN necodant, acele molecule de ARN care nu sunt transformate în proteine. Aceste forme, de dimensiuni mici sau mari, pot activa sau dezactiva gene şi pot contribui la diversitatea tipurilor de celule. Când funcţionează anormal, pot fi implicate într-o gamă largă de boli.
Cercetători din domeniul ARN, desfăşoară Proiectul Human RNome, echivalentul pentru ARN al Proiectului Genomului Uman. Scopul este secvenţierea tuturor moleculelor de ARN uman pentru a sprijini cunoştinţele despre sănătate şi a boli.
După ce este transcris din ADN, ARN-ul este procesat şi modificat. Modificările ARN sunt structuri chimice adăugate moleculei care reglează transferul informaţiei. Ele sunt diferite de modificările ADN, cunoscute drept marcaje epigenetice. Modificările ADN pot fi moştenite, în timp ce modificările ARN apar ca răspuns la starea actuală a celulei şi sunt mai dinamice. Acestea pot influenţa structura şi funcţia celulei, inclusiv modul în care sunt produse proteinele în condiţii diferite.
În condiţii normale, anumite tipare de modificare determină degradarea ARN-urilor implicate în răspunsul la stres. Când celula intră în stare de stres, acest tipar este modificat, iar proteinele necesare pentru a face faţă acestei situaţii se acumulează în cantitate mai mare. Diversitatea chimică a modificărilor ARN este mai mare decât cea a modificărilor ADN.
Într-o singură celulă au fost identificate peste 50 de tipuri diferite de modificări chimice ale ARN-ului, care formează aşa-numitul epitranscriptom uman, în timp ce la nivelul ADN există doar câteva tipuri de marcaje epigenetice - semnale chimice aplicate asupra ADN-ului care modifică modul în care sunt activate sau dezactivate genele, fără a altera secvenţa genetică propriu-zisă.
Colaborări între mai multe laboratoare au identificat niveluri crescute de modificare la un tip de ARN numit ARN de transfer. Acesta transportă elementele necesare sintezei proteinelor către structurile celulare unde acestea sunt asamblate. Modificările ARN de transfer pot contribui la apariţia cancerului şi la rezistenţa la chimioterapie şi sunt asociate cu boli de dezvoltare şi afecţiuni neurologice.
Comparativ cu ADN-ul, ARN-ul este mai instabil şi mai variat din punct de vedere structural, iar instrumentele pentru studierea şi secvenţierea sa sunt mai limitate. Deşi Proiectul Genomului Uman a beneficiat de resurse ample, secvenţierea ARN-ului şi a modificărilor sale rămâne o provocare. Progresele tehnologice recente permit însă analiza acestor modificări şi evaluarea potenţialului lor în prevenirea sau tratarea bolilor.
Cartografierea completă a ARN-ului, botezată RNome, necesită tehnologii capabile să detecteze simultan mai multe tipuri de modificări. Realizarea unui atlas complet şi detaliat a RNome-ului ar putea deschide calea către noi descoperiri şi către dezvoltarea unor tratamente moderne, cu efecte importante asupra sănătăţii populaţiei.
