Y хромозомата: Научен сигнал

Миналата година учените разкриха най-пълната последователност на човешкия геном някога, но липсваше едно малко парче: Y хромозомата.

Сега най-малкият член на семейството на човешките хромозоми е напълно секвениран, завършвайки мистерия, чието разкриване отне три десетилетия.

Резултатът е цялостен човешки референтен геном, който сега може да съдържа тайни за мъжката плодовитост.

„Сега, когато имаме това 100% пълно секвениране на Y хромозомата, можем да идентифицираме и изследваме многото генетични вариации, които могат да повлияят на човешките черти и болести по начин, който не сме били в състояние да направим преди.“ Той казва Дилън Тейлър, генетик от университета Джон Хопкинс и един от авторите на изследването.

Y хромозомата има толкова много повтарящи се последователности – включително няколко дълги хомолози – че до голяма степен е била „нечетима“ досега.

Ръководен от учения по геномика Аранг Рай от Националния институт за изследване на човешкия геном на САЩ, уместно нареченият консорциум Telomere-to-Telomere използва усъвършенствани техники за секвениране и новоразработени биоинформатични алгоритми, за да съедини дълги участъци от ДНК, като накрая картографира цялата Y хромозома.

„Знаехме, че все още имаме непълна картина.“ Той казва Компютърният биолог от университета Джонс Хопкинс Раджеев Маккой каза това, което може да се счита за леко подценяване, като се има предвид, че в предишния проект на Y хромозомата липсваха повече от половината от нейните бази.

Тези пропуски, много от които се простират до гени, свързани с производството на сперматозоиди, са довели до всякакви неправилни предположения, направени в други проучвания. Някои неизвестни досега човешки Y последователности бяха, напр. Мислех грешно Да има следи от замърсена бактериална ДНК на пробите.

„Но сега можем да видим целия геном от край до край за първи път“, каза Маккой Той казва.

Екипът попълни повече от 30 милиона „букви“ в ДНК последователността, за да сглоби напълно Y хромозомата: всичките 62 460 029 базови двойки. Те също коригираха множество грешки в предварително секвенирани секции и откриха 41 нови гени, кодиращи протеини.

„Голямата изненада беше колко организирани бяха повторенията“, казва Адам Филип, компютърен учен в Националния институт за изследване на човешкия геном на САЩ.

„Почти половината от хромозомата се състои от редуващи се блокове от две специфични повтарящи се последователности, известни като сателитна ДНК. Тя образува красив, подобен на юрган модел.“

Във второ проучване, ръководено от генетика Бил Халаст от Университета на Вашингтон, изследователите отидоха една крачка напред, използвайки референтни последователности, за да сглобят човешки Y хромозоми от 43 мъжки индивида, половината от които са с африкански произход.

Заедно клъстерите обхващат 183 000 години човешка еволюция и разкриват някои изненадващи вариации в Y хромозомата.

Например, Y хромозомите са с много различни размери, вариращи от 45,2 милиона до 84,9 милиона базови двойки на дължина.

Имаше и поразителни структурни разлики: точната последователност на гените беше запазена (така че те все още кодират правилните протеини), но понякога по-големи части от ДНК бяха обърнати, ориентирани в обратна посока по протежение на Y хромозомата.

„Когато откриете разлика, която не сте виждали преди, надеждата винаги е, че тези геномни варианти ще бъдат важни за разбирането на човешкото здраве“, казва Фелипе.

Наскоро гените, разположени на Y хромозомата Беше сложно При агресивни форми на често срещан рак при мъжете, докато загубата на Y хромозомата е установено, че е причина за рак Растеж на рак на пикочния мехур. Но не знаем какво още сме пропуснали.

Ще настъпи нова ера на персонализирана медицина, ако технологиите за секвениране продължат да напредват, позволявайки цели геноми – не само избрани части – да бъдат секвенирани евтино.

Но секвенирането на генома може да бъде същото Задълбочаване на различията в здравеопазването Ако историческите оплаквания и липсата на разнообразие в изследванията не бъдат разрешени.

„В крайна сметка, когато пълното, точно и без пропуски сглобяване на диплоидни човешки геноми стане рутинно, очакваме „референтните геноми“ да станат известни просто като „геноми“.“ заключаваме.

Проучванията са публикувани в природа, тук И тук.