Αν βάλετε στο Google το “BRCA1” θα δείτε περισσότερα από 21 εκατομμύρια αποτελέσματα που αναφέρονται στο ογκοκατασταλτικό γονίδιο BRCA1. Αν ψάξετε στην επιστημονική βάση PubMed για το “BRCA1” θα βρείτε πάνω από είκοσι χιλιάδες άρθρα. Αν βάλετε στη αναζήτηση του BBC news το “BRCA1” θα εμφανιστούν περισσότερες από 16 σελίδες με αποτελέσματα. Τι μας δείχνει αυτό; Ότι τα γονίδια διαθέτουν ένα μοναδικό όνομα για να αναγνωρίζονται. Και πώς προκύπτει αυτό το όνομα;
Υπεύθυνη για την ονοματοδοσία των γονιδίων είναι η διεθνής επιτροπή Hugo Gene Nomenclature Committee (HGNC), ένας μη κερδοσκοπικός οργανισμός, που εδρεύει στο Ευρωπαϊκό Ινστιτούτο Βιοπληροφορικής του Ευρωπαϊκού Εργαστηρίου Μοριακής Βιολογίας (EMBL-EBI) στη Χαϊδελβέργη. Η HGNC χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ινστιτούτο Έρευνας Ανθρώπινου Γονιδιώματος των ΗΠΑ και από το Wellcome Trust του Ηνωμένου Βασιλείου και είναι η μόνη διεθνώς αναγνωρισμένη Αρχή που δίνει τις κατευθυντήριες γραμμές για την ονοματοδοσία και εγκρίνει νέα, μοναδικά ονόματα ανθρώπινων γονιδίων.
Μέχρι στιγμής, στη τρέχουσα βάση δεδομένων της HGNC υπάρχουν πάνω από 40.000 εγκεκριμένα ονόματα ανθρώπινων γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες (τα οποία υπολογίζονται ότι είναι περισσότερα από 19.000 από τα εκτιμώμενα 20.000 έως 25.000 γονίδια). Όλα τα δημόσια δεδομένα, τα εργαλεία και η συνοδευτική τεκμηρίωση της HGNC είναι προσβάσιμα μέσω του ιστοτόπου της (https://www.genenames.org).
Από το 1957 μια διεθνής επιτροπή δημοσίευε συστάσεις για αναγνωριστικά σύμβολα γονιδίων. Η ανάγκη διατύπωσης επίσημων οδηγιών αναδείχθηκε τη δεκαετία του 1960 και οι πρώτες κατευθυντήριες γραμμές για την ονοματοδοσία των ανθρώπινων γονιδίων δημοσιεύθηκαν το 1979, μετά τη Συνάντηση Ανθρώπινου Γονιδιώματος στο Εδιμβούργο (Edinburgh Human Genome Meeting).
Αντίστοιχα, για την ονοματοδοσία γονιδίων μη ανθρώπινων οργανισμών, υπάρχει μια υπεύθυνη επιτροπή, η Veterbrate Gene Nomenclature Committee (VGNC). Η VGNC αρχικά έδωσε όνομα σε περισσότερα από 15000 γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες σε χιμπατζήδες και αργότερα και σε άλλα είδη σπονδυλωτών, ονομάζοντας μέχρι σήμερα πάνω από 14.000 γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες σε αγελάδες και σκύλους και πάνω από 13.000 σε άλογα (https://vertebrate.genenames.org/).
Τα ονόματα ως συνδυασμοί λειτουργίας, ιστορίας και σκοπιμότητας
Τα γονίδια χρειάζονται μοναδικά ονόματα που η επιστημονική κοινότητα μπορεί να χρησιμοποιεί με συνεπή τρόπο. Στην ιδανική περίπτωση, τα ονόματα γονιδίων θα πρέπει να περιγράφουν τη λειτουργία του γονιδιακού προϊόντος, ενώ οι συντομογραφίες και τα ακρωνύμια, με τα οποία αναγνωρίζονται και χρησιμοποιούνται, θα πρέπει να είναι μια σύντομη εκδοχή του ονόματος που οι ερευνητές μπορούν εύκολα να αναζητήσουν στις βάσεις δεδομένων της βιβλιογραφίας.
Όταν ένας επιστήμονας ανακαλύπτει ένα νέο ανθρώπινο γονίδιο, μπορεί να υποβάλει μια πρόταση για ένα όνομα στην HGNC. Αν και οι κανόνες είναι αρκετοί (οι οδηγίες ονοματοδοσίας παρέχονται λεπτομερώς στο genenames.org/hgnc-guidelines), βασικά απαιτούν τα ονόματα να είναι συνοπτικά και να αποδίδουν τον χαρακτήρα ή τη λειτουργία του γονιδίου χωρίς να περιγράφουν όλα όσα είναι γνωστά για αυτό.
Φωτο: HGNC
Τα ονόματα που έχουν τα γονίδια και οι πρωτεΐνες των σπονδυλωτών είναι σύντομα αναγνωριστικά σύμβολα (συνήθως 3 έως 8 χαρακτήρων) που συνήθως προκύπτουν από συντομογραφία ή ως ακρωνύμια του πλήρους ονόματος του γονιδίου. Για παράδειγμα, το γονίδιο “cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4” αναγνωρίζεται με το CTLA4, το “mitogen-activated protein kinase 1” (μιτογόνος-ενεργοποιημένη κινάση 1 πρωτεΐνης) ή το “epidermal growth factor receptor” (υποδοχέας επιδερμικού αυξητικού παράγοντα) αναγνωρίζονται ως MAPK1 και EGFR αντίστοιχα.
Τα ονόματα των ανθρώπινων γονιδίων γράφονται γενικά με πλάγια κεφαλαία γράμματα π.χ. SHH για το γονίδιο “sonic hedgehog”. Η HGNC υποστηρίζει τη χρήση πλάγιας γραφής για να δηλώσει γονίδια, αλληλόμορφα και RNA και για να τα διακρίνει από τις πρωτεΐνες. Σύμφωνα με τις τελευταίες οδηγίες ονοματοδοσίας του 2020 τα ονόματα των γονιδίων πρέπει να είναι μοναδικά, να περιέχουν μόνο λατινικά γράμματα και αραβικούς αριθμούς, να μην περιέχουν σημεία στίξης ή το γράμμα “G” για το γονίδιο και να μη κάνουν καμία αναφορά στο είδος για το οποίο κωδικοποιούν, δηλαδή “H/h” για τον άνθρωπο (Human)
Για την ονοματοδοσία οικογενειών γονιδίων, η HGNC συνιστά τη χρήση ενός αναγνωριστικού συμβόλου ως ρίζα και κατόπιν αριθμούς. Για παράδειγμα, για την οικογένεια γονιδίων της περοξιρεδοξίνης, το PRDX είναι η ρίζα και τα μέλη της οικογένειας είναι PRDX1, PRDX2, PRDX3, PRDX4, PRDX5 και PRDX6.
Παρά την έκκληση της Επιτροπής για συντομία, ορισμένα ονόματα είναι μεγάλα και μάλλον δύσχρηστα. Το γονίδιο “ATP-binding cassette, sub-family A (ABC1), member 1” είναι ένα παράδειγμα. Ως αποτέλεσμα, πολλά γονίδια είναι καλύτερα γνωστά με το ακρωνύμιο ή τη συντομογραφία τους, όπως του προαναφερθέντος γονιδίου που είναι ABCA1.
Κάθε «αναφορά» της HGNC περιλαμβάνει ακρωνύμιο ή συντομογραφία του γονιδίου, το πλήρες όνομα που υποδηλώνει εάν το γονίδιο κωδικοποιεί πρωτεΐνη, αν είναι μη κωδικοποιητικό RNA, ψευδογονίδιο, κ.λπ., έναν μοναδικό αριθμό π.χ. “BRAF, HGNC:1097” και τον γενετικό τόπο, δηλαδή τη θέση του σε ένα χρωμόσωμα. Η HGNC συμβουλεύει τους συγγραφείς να αναφέρουν το εγκεκριμένο όνομα γονιδίου, για όλα τα γονίδια, τουλάχιστον μία φορά στην περίληψη οποιασδήποτε δημοσίευσης, έτσι ώστε να αποφεύγεται η ασάφεια.
Πολλοί ερευνητές απομνημονεύουν τα ονόματα των «αγαπημένων» τους γονιδίων, ενώ ομάδες υποστήριξης ασθενών δανείζονται τα ονόματα των γονιδίων που σχετίζονται με την πάθησής τους για να ονομάσουν τους φορείς τους, όπως π.χ. το DDX3X Foundation (από το γονίδιο DDX3X για διαταραχές του φάσματος αυτισμού), το PCDH19 Alliance (από το γονίδιο PCDH19 για επιληψία) και το International FOXG1 Foundation (από το γονίδιο FOXG1 για εγκεφαλικές δυσλειτουργίες).
Και “Pokemon” γονίδιο
Γονίδια που ανακαλύφθηκαν νωρίς ή περιγράφηκαν πρώτα σε άλλα είδη έχουν γενικά πιο ευφάνταστα ονόματα. Η κοινότητα των επιστημόνων που μελετά τη μύγα Drosophila είναι ιδιαίτερα γνωστή για τα “πολύχρωμα” ονόματα που δίνει στα γονίδιά της, όπως για παράδειγμα, τα “hedgehog” “Tinman”, “Swiss cheese”, “Van Gogh”, “Clown”, “Cheap Date”, κ.ά
Συμβαίνει κάποιοι ερευνητές να μη γνωρίζουν τους κανόνες ονοματοδοσίας και να πιστεύουν ότι μπορούν ελεύθερα να επιλέξουν ένα όνομα για το νέο γονίδιο που μελετούν. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε πολύ δημιουργικές, αλλά συχνά ακατάλληλες ή μη πρακτικές ιδέες. Τα “Bagpipe” “Pokemon”, “lunatic fringe” και “TRAMP” είναι μερικά μόνο παραδείγματα ονομάτων γονιδίων που η HGNC έπρεπε να έχει καταργήσει εδώ και καιρό, αφού πολλά από αυτά τα γονίδια έχουν επίσημα καταγεγραμμένα ονόματα.
Μια τέτοια περίπτωση είναι το γονίδιο “Sonic Hedgehog” (ηχητικός σκαντζόχοιρος), το όνομα του οποίου οφείλεται στον Robert Riddle από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ στις αρχές δεκαετίας του ‘90. Όπως προαναφέρθηκε υπήρχε ήδη ένα γονίδιο με το όνομα “Hedgehog” στην ιδιόμορφη κουλτούρα της γενετικής της μύγας των φρούτων που είναι κρίσιμο για την ανάπτυξη των εμβρύων και το οποίο είχε ανακαλυφθεί από τους Νομπελίστες Christiane Nüsslein-Volhard και Eric Weischaus, όταν έψαχναν για νέα γονίδια σε μεταλλαγμένες μύγες με ελαττωματική εμβρυϊκή ανάπτυξη.
Ωστόσο, ο Robert Riddle εμπνεύστηκε το όνομα από ένα κόμικ που η κόρη του είχε φέρει από το Ηνωμένο Βασίλειο την εποχή που το βιντεοπαιχνίδι “Sonic the Hedgehog” δεν είχε ακόμη κυκλοφορήσει στις ΗΠΑ. Καθώς προχωρούσε η κατανόηση της λειτουργίας του γονιδίου και καθώς το εν λόγω βιντεοπαιχνίδι και στη συνέχεια η τηλεοπτική σειρά άρχισαν πραγματικά να απογειώνονται, πολλοί γιατροί και επιστήμονες πρότειναν αλλαγή του ονόματος του γονιδίου. Τόσο πολύ που η HGNC το συμπεριέλαβε στη λίστα των top 10 γονιδίων των οποίων ήθελε να αλλάξει το όνομα (φανταστείτε έναν γιατρό να χρησιμοποιεί τη φράση «γονίδιο του ηχητικού σκαντζόχοιρου» για να δώσει εξηγήσεις σε έναν ασθενή). Το όνομα, όμως «κόλλησε» και συνεχίζει να χρησιμοποιείται μέχρι και σήμερα.
Μερικές φορές οι ερευνητές αναζητώντας ονόματα αγγίζουν ή ξεπερνούν τα όρια του αποδεκτού. Στην περίπτωση του γονιδίου Pokemon (που σχετίζεται με τον καρκίνο), το όνομα του οποίου είναι ακρωνύμιο του “POZ and Krüppel erythroid myeloid ontogenic factor”, οι ερευνητές απειλήθηκαν με μήνυση για παραβίαση εμπορικού σήματος από την Pokémon USA, η οποία δεν ήθελε να αμαυρωθεί η φήμη του παιχνιδιού της από τη συσχέτιση του Πόκεμον με τον καρκίνο.
Το όνομα αποτυπώνει την κουλτούρα των επιστημόνων
Η ιστορία πίσω από τα γονίδια “Sonic Hedgehog” και “Pokemon” δεν είναι ασυνήθιστη. Σημαντικά γονίδια ανακαλύπτονται με πολλούς διαφορετικούς τρόπους και σε πολλούς διαφορετικούς οργανισμούς. Τα περίεργα ονόματα που ενίοτε δίνονται στα ανθρώπινα γονίδια αντικατοπτρίζουν τον πολιτισμό και τις μεθόδους των διαφορετικών κοινοτήτων των επιστημόνων που τα ανακαλύπτουν.
Οι γενετιστές της φρουτόμυγας χρησιμοποιούν περιγραφικά ονόματα όπως “Tinman” όταν οι μεταλλαγμένες μύγες δεν έχουν καρδιά, όπως ο φτωχός γέρος Tinman από τη χώρα του Όζ, “Hedgehog” (σκαντζόχοιρος), γιατί το γονίδιο εκφράζεται με έναν οδοντωτό φαινότυπο σαν τα αγκάθια σκαντζόχοιρου, “Swiss Cheese”, γιατί ο εγκέφαλος των μεταλλαγμένων μυγών είναι γεμάτος τρύπες όπως το ελβετικό τυρί ή “Van Gogh”, γιατί οι τρίχες στα φτερά των εντόμων έχουν μια κίνηση που θυμίζει τεχνοτροπία Βαν Γκογκ. Οι μοριακοί βιολόγοι χρησιμοποιούν συντομογραφίες τριών γραμμάτων που ακολουθούνται από έναν αριθμό, όπως το CDC42 . Οι βιοχημικοί ανακαλύπτουν νέες πρωτεΐνες με βάση το μοριακό τους μέγεθος ή την ενζυματική τους δραστηριότητα, και έτσι τα αντίστοιχα γονίδια καταλήγουν με ονόματα όπως ADH1B για alcohol dehydrogenase 1B (αλκοολική αφυδρογονάση 1Β). Οι ιατρικοί γενετιστές χρησιμοποιούν μια συντομογραφία δύο γραμμάτων του ονόματος μιας ασθένειας για να περιγράψουν μια μετάλλαξη και έτσι, για παράδειγμα, το γονίδιο RB περιγράφει το retinoblastoma (ρετινοβλάστωμα).
Διανύουμε τη μετα-γονιδιωματική εποχή και οι επιλογές για τα ονόματα γονιδίων περιορίζονται. Το ανθρώπινο γονιδίωμα χαρτογραφήθηκε πλήρως και έτσι η ανακάλυψη μεμονωμένων γονιδίων δεν αποτελεί πλέον μια σημαντική δραστηριότητα των γενετιστών. Τα περισσότερα ανθρώπινα γονίδια έχουν ήδη ταυτοποιηθεί, καταγραφεί και έχουν εκχωρηθεί τυπικά με μοναδικά αναγνωριστικά σύμβολα.
Με την πλήρη αλληλούχηση του ανθρώπινου γονιδιώματος στο χέρι, οι ερευνητές αντιμετωπίζουν τώρα ένα νέο ζήτημα: Τι άλλο στο DNA μας αξίζει ένα όνομα; Μόνο ένα μικρό μέρος του DNA μας αποτελείται από γονίδια, οπότε τι γίνεται με τα πολλά άλλα λειτουργικά και σημαντικά μέρη; Και, ειδικά, τι γίνεται με εκείνα τα τμήματα που υπάρχουν σε μερικούς ανθρώπους, αλλά όχι σε άλλους; Μεγάλα τμήματα DNA που αντιγράφονται ή διαγράφονται σε διαφορετικά άτομα, θα προσθέσουν, θα διαγράψουν ή θα συγχωνεύσουν γονίδια για να δημιουργήσουν νέες οντότητες που δεν υπάρχουν στον τυπικό κατάλογο;
Παρότι οι επιστήμονες προσπαθούν να είναι συστηματικοί στοχαστές, η ιστορία της επιστήμης –όπως και η ιστορία της ανθρώπινης κοινωνίας γενικά– κάθε άλλο παρά τακτοποιημένη είναι. Τα ονόματα των γονιδίων αντικατοπτρίζουν τις ιδιορρυθμίες, τα ενδιαφέροντα και τις ιδέες των βιολόγων του περασμένου αιώνα. Είτε είναι κατατοπιστικά, είτε προκαλούν σύγχυση ή και μερικές φορές είναι αστεία, αποτυπώνουν τη διαδικασία της ανακάλυψης, η οποία, για τα γονίδια, ξεκίνησε όταν η επιστήμη της βιολογίας ήταν πολύ διαφορετική από τη σημερινή. Είναι εύκολο να επιβάλεις τάξη σε πράγματα που είναι γνωστά, αλλά αδύνατο να καταγράψεις το άγνωστο.
