Çöp DNA (Junk DNA)

 Kodlamayan DNA dizileri, bir organizmanın DNA'sının protein dizilerini kodlamayan bileşenleridir. Bazı kodlamayan DNA, fonksiyonel kodlamayan RNA moleküllerine (örneğin transfer RNA, ribozomal RNA ve düzenleyici RNA'lar) kopyalanır. Kodlamayan DNA'nın diğer işlevleri arasında protein kodlayan dizilerin transkripsiyonel ve translasyonel düzenlemesi, iskele bağlanma bölgeleri, DNA replikasyonunun kökenleri, sentromerler ve telomerler bulunur. RNA karşılığı kodlamayan RNA'dır.

Kodlamayan DNA miktarı türler arasında büyük farklılıklar gösterir. Genellikle, proteinlerin kodlanmasından genomun yalnızca küçük bir yüzdesi sorumludur, ancak artan bir yüzdenin düzenleyici işlevlere sahip olduğu gösterilmiştir. Kodlamayan çok fazla DNA olduğunda, 1960'larda tahmin edildiği gibi, büyük bir oranın hiçbir biyolojik işlevi olmadığı görülüyor. O zamandan beri, bu işlevsel olmayan kısım tartışmalı bir şekilde "çöp DNA" olarak adlandırıldı.

Uluslararası DNA Elementleri Ansiklopedisi (ENCODE) projesi, doğrudan biyokimyasal yaklaşımlarla, insan genomik DNA'sının en az %80'inin "transkripsiyon, transkripsiyon faktör birliği, kromatin yapısı ve histon modifikasyonu" gibi biyokimyasal aktiviteye sahip olduğunu ortaya çıkardı. Bu, birçok fonksiyonel kodlamayan bölgeyi keşfeden önceki on yıllar süren araştırmalar nedeniyle mutlaka beklenmedik olmasa da, bazı bilim adamları, biyokimyasal aktiviteyi biyolojik fonksiyonla birleştirmek için sonucu eleştirdiler. Karşılaştırmalı genomiklere dayalı olarak insan genomunun biyolojik olarak işlevsel kısmı için tahminler %8 ila %15 arasında değişmektedir. Bununla birlikte, diğerleri, kodlamayan DNA'nın epigenetik aktivitede ve karmaşık genetik etkileşim ağlarında yer aldığı ve evrimsel gelişim biyolojisinde araştırıldığı için sınırlı kapsamı nedeniyle yalnızca karşılaştırmalı genomik tahminlerine dayanmaya karşı çıktılar

Kodlamayan genomik DNA Fraksiyonu

Toplam genomik DNA miktarı organizmalar arasında büyük farklılıklar gösterir ve bu genomlar içindeki kodlayan ve kodlamayan DNA'nın oranı da büyük ölçüde değişir. Örneğin, başlangıçta, insan genomunun %98'inden fazlasının, intronlardaki dizilerin çoğu ve genler arası DNA'nın çoğu dahil olmak üzere protein dizilerini kodlamadığı, tipik bir prokaryot genomunun %20'sinin ise kodlamadığı öne sürülmüştür.

Ökaryotlarda, genom boyutu ve buna bağlı olarak kodlamayan DNA'nın miktarı, organizma karmaşıklığı ile ilişkili değildir; bu, C-değeri bilmecesi olarak bilinen bir gözlemdir. Örneğin, tek hücreli Polychaos dubium'un (önceden Amoeba dubia olarak biliniyordu) genomunun, insanlarda bulunan DNA miktarının 200 katından fazlasını içerdiği rapor edilmiştir. Kirpi balığı Takifugu rubripes genomu, insan genomunun sadece sekizde biri kadardır, ancak benzer sayıda gene sahip olduğu görülmektedir; Takifugu genomunun yaklaşık %90'ı kodlamayan DNA'dır. Bu nedenle, genom boyutundaki farkın çoğu, kodlayan DNA miktarındaki değişiklikten değil, kodlamayan DNA miktarındaki farklılıktan kaynaklanmaktadır.

2013 yılında, en verimli ökaryotik genom için yeni bir "rekor", yalnızca %3 kodlamayan DNA'ya ve %97 kodlayan DNA'ya sahip olan bir mesane otu bitkisi olan Utricularia gibba ile keşfedildi. Kodlamayan DNA'nın parçaları bitki tarafından siliniyordu ve bu, kodlamayan DNA'nın insanlar için faydalı olmasına rağmen, kodlamayan DNA'nın bitkiler için o kadar kritik olmayabileceğini gösterdi. Bitkiler üzerinde yapılan diğer çalışmalar, daha önce ihmal edilebilir olduğu düşünülen ve gen düzenlemesinin anlaşılmasına yeni bir katman ekleyen, kodlamayan DNA'nın bölümlerinde önemli işlevleri keşfetti.