دیدگاه جدید در مورد ترانسکریپتوم پستانداران یک الگوی پیچیده­ای از رونوشت‌های کد‌کننده[1] و غیر‌کدکننده[2] پروتئین که به صورت هم­پوشان و غیر هم­پوشان در ژنوم قرار دارند را نشان می­دهد. جدیدا مشخص شده است که نواحی غیر کد کننده یا RNAهای غیر کد کننده[3] پروتئین نقش اساسی  در مکانیسم­های مختلف تنظیم بیان ژن­ها بازی می­کند. استفاده از روش­هایی که بر مبنای توالی‌یابی نسل دوم DNA استوارند (مثل RNA-seq) و نیز آنالیز ترانسکریپتوم سراسری[4] و نیز روش­های tiling array نشان داده اند که ژنوم یوکاریوت­ها، بالغ بر 90% به ترانسکریپتوم رونویسی می­شوند که این بیان کننده وجود مقدار عظیمی RNA غیر کد کننده (ncRNA) در سلول می­باشد. همچنین این روش­ها و تکنولوژی­های نوین نشان داده­اند که ژنوم یوکاریوت­ها به واسطه تغییرات بزرگ ساختاری مثل حذف­های بزرگ و درج شدگی ­های بزرگ[5] بسیار پویا می­باشد]8[.

  بیش از یک دهه گذشته بر اساس اطلاعات حاصل از توالی یابی ESTها و دیگر تکنولوژی­های آن زمان تصور بر این بود که ژنوم انسان شامل حدود 20000 تا 30000 ژن می­باشد اما در حال حاضر با گشوده شدن پنجره جدیدی از ترانسکریپتوم به نام ncRNA این تخمین از ژن­های انسانی به طرز قابل توجهی تغییر خواهد یافت. ارگانیسم­هایی مثل کرم الگانس[6] از لحاظ تعداد ژن­های کد کننده پروتئین تقریبا همانند انسان می باشد و فقط اختلاف اندکی دارد که این اختلاف اندک نمی­تواند توجیه کننده پیچیدگی عظیم بدن انسان در مقابل کرم الگانس باشد بنابراین می­توان گفت که وجود گروه ncRNAها می­تواند باعث بروز  پیچیدگی­های بیشتر در ژنوم انسان شده است]9[.

  در گذشته محققان بر این باور بودند که قسمت کوچکی از ژنوم یوکاریوت­ها به پروتئین کد می­شود (حدود 2%) و قسمت کوچک دیگری هم به RNAهای ریبوزومی[7] و RNAهای انتقالی[8] تبدیل می­شود و بقیه قسمت­های ژنوم زاید می­باشد. اما جدیدا ncRNAها طویل یا بزرگ[9] که در تغییرات کروماتین دخالت دارند و RNAهای کوچکی که در نواحی پروموتر[10] نسخه ­برداری می­شوند و نیز RNAهایی که از نواحی تکراری نسخه ­برداری می­شوند و همچنین ncRNAهای میتوکندریایی نیز گزارش شده­اند]10[.

اهمیت عملکرد آرناهای غیر کد کننده (  non coding RNAیا ncRNAها) در پدیده های زیستی

  اهمیت ncRNAها وقتی بیشتر شد که کشفی در ارتباط با دخالت ncRNAها در انتقال اطلاعات اپی­ژنتیکی از نسلی به نسل بعد در گیاهان و موش گزارش شد ]11،12[. اگرچه پدیده اپی­ژنتیک نسل­های مختلف[11] مبحث نوینی نیست و در گذشته مکانیسم­هایی از قبیل تغییرات DNA و مارکرهای هیستونی در این باره گزارش شده بودند اما این کشفیات جدید دخالت ncRNAها را در فصل جدیدی از قوانین وراثت نشان می­دهد. و نیز با برخی از جنبه­های نظریه لامارک سازگار است و از آن به عنوان لامارکیسم نرم[12] یاد می­شود. اثرات اپی ژنتیکی نسل­های متفاوت پدیده­ی پیچیده­ای می­باشد که ممکن است به واسطه RNAها کنترل شود. یک مقاله کلیدی توسط Hejimans و همکاران در سال 2008 منتشر شد که اثبات کننده این مسئله می­باشد که شرایط محیطی روزهای اولیه زندگی (رحم مادر) می­تواند سبب تغییرات اپی­ژنتیکی پایه­ای در انسان بشود و این عوامل ایجاد تغییرات اپی­ژنتیکی می­توانند ncRNAها باشند فلذا این مقاله اهمیت فرضیه دخالت RNA را در اپی­ژنتیک نسل­ها متفاوت اثبات می­کند ]12[.

نقش Deep Sequencing (مثل RNA-seq) در شناسایی آرناهای غیر کد کننده (  non coding RNAیا ncRNAها) و میکروارناها

  اطلاعات حاصل از Deep Sequencing جدیدا نشان داده است که ncRNAهای طویل و کوتاه از نظر تعداد بسیار بیشتر از RNAهای کد کننده­ی پروتئین می­باشند فلذا اثبات کننده­ی این مسئله می­باشد که ژنوم انسان برخلاف دیدگاه سابق از لحاظ نسخه برداری بسیار فعال­تر می باشد]13[.

تکنولوژی­های نوین توالی­ یابی DNA باعث فراهم شدن امکان دسترسی دقیق­تر ترانسکریپت­های یوکاریوت­ها شده است]14[. مطالعات متفاوت که مستقل از همدیگر از رویکردهای متفاوتی جهت بررسی ترانسکریپتوم استفاده کرده بودند به این نتیجه رسیده­اند که مقدار ماده‌ی ژنتیکی‌ رونویسی‌ شونده موجود در سلول­های یوکاریوتی بسیار بیشتر از آن چیزی است که در گذشته تصور می­کرده­اند ]15تا18[. این یافته­های جدید در مقابل دیدگاه­های گذشته قرار می­گیرد آنجا که می­گفتند که نواحی غیر کد کننده ژنوم انسان نواحی زاید ساختاری هستند و یا به عنوان نواحی تنظیمی بیان ژنوم (یعنی افزاینده­ها[13] و خاموش ­کننده­ها[14]) می­باشند. این مسئله که نواحی تنظیمی ژنوم مثل نواحی افزاینده می توانند رونویسی بشوند بسیار فریبنده است]19[. هنوز بر عملکرد تمام این ncRNAها اتفاق نظر وجود ندارد مخصوصا به این خاطر که بیشتر آن­ها به مقدار خیلی کم بیان می­شوند]20[. اما باید توجه نمود که بیان کم این RNAها دلیل بر عدم وجود عملکرد برای آن­ها نیست چرا که عملکرد یک سری از آن­ها در فرایندهای اپی­ژنتیکی گزارش شده است]21[.

  مطالعات جدید طی بررسی ترانسکریپتوم مخمر مشخص نموده است که  قسمت اعظم ژنوم مخمر که توالی­های غیر کد کننده نامیده شده بودند به RNA رونویسی می­شوند. ژنوم مخمر تحت شرایط مختلف مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که ژنوم مخمر یک انعطاف (remodeling) خاصی طی شرایط مختلف نشان می­دهد و بیش از 90% ژنوم آن رونویسی می­شود]22،17[. دو گروه تحقیقاتی که به طور مجزا کار می­کردند با استفاده از رویکرد tiling array اقدام به بررسی سطح بیانی و ساختار رونوشت­های مخمر نموده­اند. چندین رونوشت جدید گزارش شد که بسته به کاری که در سلول انجام می­دهند نامگذاری شدند. برای مثال SUTها[15]  که عمر زیادی در سلول دارند همراه با CUTها[16] که خیلی سریع به واسطه مکانیسم RNAی مراقب[17] تخریب می­شوند، شناسایی شدند. یکی از مشخصه­های بارز این نوع از RNAها (CUTs ، SUTs) این است که در ژنوم با همدیگر همپوشان می باشند و این ویژگی آن­ها، این سوال را در ذهن ایجاد می­کند که چگونه بیان این RNAها تنظیم می­شود. کشف دیگری که از این مطالعات حاصل شد این بود که این RNAها اغلب در ارتباط با قسمت­های کد کننده ژنوم می­باشند و پروموترهای دو جهتی[18] دارند]23،24[.

نقش پروژه ENCODE در شناسایی آرناهای غیر کد کننده (  non coding RNA یا ncRNAها) و میکروارناها

  در ارتباط با سلول­های انسانی،  پروژه ENCODE[19] قادر بود که رونوشت‌های مختلف سلول­های انسانی را با رویکرد Deep sequencing آنالیز کند. با این رویکرد RNAهای کوچک (کمتر از  200 نوکلئوتید) با برچسب­های CAGE[20] که در سر 5 پرایم RNAهای بزرگ شناخته شده قرار دارند هم‌ردیف[21] شدند. RNAهای کوچک مربوط به پروموتر (PASR)[22] و RNAهای بزرگ مربوط به پروموتر (PALR) نیز شناسایی شدند. PASRها حدود 20% از کل RNAهای شناخته شده را شامل می­شوند و در نواحی ژنی و بین ژنی قرار دارند]25[. تحقیقات دیگری با استفاده از رویکردهای مشابه ثابت نمودند که ترانسکریپت­هایی از نواحی تکراری ژنوم منشا می­گیرند (پروژه CAGE مربوط به FANTOM[23]). حدود نصف ژنوم انسان توالی­های تکراری هستند و شامل عناصر رتروترانسپوزونی مثل LINE و SINE[24]  می­باشند. تحقیقی که Fanlker و همکاران انجام دادند مشخص نمود که در انسان 30% از ترانسکریپت­ها از نواحی تکراری منشا می­گیرند و بیشتر آن­ها ncRNA هستند؛ در نتیجه این تحقیق مشخص می­کند که عناصر رتروترانسپوزونی نقش اساسی در بازدهی ژنوم انسانی دارند]26[. گروه­های تحقیقاتی دیگری نیز نشان دادند که توالیهای Alu و SINE در سلول­های مختلف انسان قادرند بیان شوند. این مطالعات جز اولین مطالعاتی بودند که اثبات کردند عناصر تکراری در ژنوم انسان بیان می­شوند]26،27[.

  روی هم‌رفته مطالعات اخیر نشان داده است که ncRNAها نقش اساسی در ژنوم انسان دارند و بر خلاف دیدگاه­های گذشته ژنوم یوکاریوت­ها بسیار پیچیده بوده و ژن­ها ممکن است به صورت هم­پوشان (خواه هم‌جهت و یا آنتی سنس) روی رشته‌ی DNA قرار داشته باشند و عناصر تکراری و ncRNAهای زیادی با عملکرد نامشخص به واسطه مکانیسم­های مختلفی رونویسی می­شوند.