Vědci poprvé plně sekvenovali lidský chromozom Y

• Vědci publikovali dva nové články o lidském chromozomu Y.
• Je to poslední chromozom lidského genomu, který výzkumníci plně sekvenovali.
• Nová reference by mohla výzkumníkům pomoci lépe porozumět neplodnosti a některým typům rakoviny.

Před desítkami let vědci označovali lidský chromozom Y mimo jiné jako „funkční poušť“.

Velká část jeho genomu nebyla sekvenována a bylo obtížné zjistit, jak fungovaly některé z jeho genů kódujících proteiny. Ale už ne.

Dva nové články, oba dnes publikované v časopise Nature, vrhají světlo na některé záhady chromozomu Y.

Výsledky každého článku mohou nabídnout nové poznatky pro výzkum reprodukce, některých druhů rakoviny, stárnutí a lidské evoluce.

Konečně mapování chromozomu Y

První článek zdůrazňuje, jak vědci poprvé kompletně sekvenovali chromozom Y jednotlivce a přidali více než polovinu genetické informace, která dříve chyběla.

Chromozomy nesou DNA v jádře každé buňky v lidském těle. Příčky žebříčku DNA se skládají z párů bází (adenin, cytosin, thymin a guanin), kterých je v kompletním lidském genomu asi 3 miliardy. Více než 62 milionů z nich patří k chromozomu Y.

Nové sekvenování přidalo více než 30 milionů párů bází, aby zaplnilo významné mezery v referenci lidského genomu.

Jiná skupina vědců sekvenovala dalších 43 chromozomů Y od lidí z celého světa pro druhý článek, aby získali úplnější obrázek o variacích mezi jednotlivci a populacemi.

“Opravdu to vyžadovalo hvězdné obsazení, abychom se ujistili, že se jedná o přesnou referenci, protože chápeme, jak je důležitá, každá základna v této referenci,” řekla Karen Miga, jedna z prvních autorek a spoluautorek studie. -zakladatel konsorcia Telomere-to-Telomere.

Co je na chromozomu Y tak složitého?

Většina lidí má 22 párů chromozomů a dva pohlavní chromozomy, obvykle XX nebo XY.

Druhý pohlavní chromozom, chromozom X, má více než dvojnásobek párů bází než Y, ale bylo mnohem jednodušší jej sekvenovat.

Je to proto, že chromozom Y je „nejkomplexnějším a nejvíce se opakujícím chromozomem,“ řekla Monika Čechová, postdoktorandka z Kalifornské univerzity v Santa Cruz.

“Lidský chromozom Y je jako zrcadlová síň,” řekl Pascal Gagneux, profesor patologie a antropologie na UC San Diego, který nebyl zapojen do žádného z článků.

Existuje mnoho opakujících se sekvencí, které jsou palindromy a čtou totéž pozpátku a dopředu, jako jsou slova matka, koukat a kajak.

“Jste obklopeni spoustou podobných sekvencí a nevíte, kterým směrem jdou,” řekl Gagneaux, který je spojen s jedním z výzkumníků, Evanem Eichlerem, prostřednictvím Centra pro akademický výzkum a výcvik v antropogenii..

Pochopení těchto palindromických oblastí je však důležité, protože kódují procesy, jako je produkce spermií.

Tyto opakované sekvence také vedou ke vzniku párů genů, které mohou sloužit jako zálohy v případě mutace a pomáhají genům dále fungovat, řekla Čechová.

Použití algoritmu ke čtení sekvence pomohlo výzkumníkům sledovat kopie genů a kam patřily.

Opakující se chromozom Y

Sekvenování dále komplikovaly dvě satelitní oblasti DNA, o kterých vědci mnoho nevěděli.

“Tady jste měli desítky milionů základen, které zdánlivě opakovaly stejný odstavec znovu a znovu,” řekl Miga.

Funkce dlouhých, opakujících se sekvencí na jednom rameni chromozomu je stále záhadou, ale existuje lepší způsob, jak je zmapovat než před 20 lety.

Novější sekvenační technika čte delší kusy DNA, které bylo snazší poskládat dohromady než menší fragmenty, které genetici používali ke zpětnému odkazování na genom.

Vědci z NHGRI přirovnali sekvenování chromozomu Y ke snaze sestavit knihu rozřezanou na proužky, kde byla polovina vět úplně stejná.

Nechcete, aby stejná slova na straně 45 skončila na straně 108.

“Vždy mě dráždilo slyšet, že polovina Y chybí, kdykoli jsme se pokusili provést jakoukoli referenční analýzu,” řekl Arang Rhie, vědec z Národního institutu pro výzkum lidského genomu a hlavní autor článku s jednou sekvencí. v prohlášení.

Globální chromozom Y

Pro dokument s jednou sekvencí vědci sekvenovali chromozom Y od jediného jedince evropského původu, známého jako genom HG002.

Všechny lidské genomy sdílejí 99,9 % stejných párů bází, ale tento rozdíl 0,1 % může mít dopad na zdraví.

Zatímco sekvence Y-chromozomu HG002 poskytuje důležitý základ pro genetické srovnání, druhý dokument z Jackson Laboratory of Genomic Medicine ukazuje, jak velké rozdíly mezi jednotlivci existují.

Asi polovina ze 43 jedinců, kteří byli vybráni v projektu 1000 Genomes Project, má africký původ, což je důležité pro reprezentaci genetické rozmanitosti, řekl Gagneux.

Mezi několika desítkami chromozomů Y, které výzkumníci analyzovali, pozorovali výrazné rozdíly ve velikosti a struktuře. Zjistili například odchylku v počtu párů bází, od 45,2 milionu do 84,9 milionu.

Kvůli všem mezerám v referenci genomu chromozomu Y vědci plně nepochopili, jak chromozom přispívá k celkovému zdraví.

Doufáme, že nový výzkum umožní vědcům více nahlédnout do toho, jak genetické rozdíly ovlivňují neplodnost, rakovinu a další zdravotní problémy.

Kde a jak se od sebe chromozomy Y liší, by také mohlo pomoci molekulárním antropologům a dalším zájemcům o lidskou evoluci a historickou migraci.

Po oplodnění si většina chromozomů vymění segmenty DNA, takže výsledné gamety jsou směsí obou rodičů. Ale chromozomy Y se nevyměňují a přecházejí z rodiče na dítě téměř beze změny.

“Je to neuvěřitelně dobrý nástroj pro studium toho, co se stalo za posledních 10 000 let v lidské historii a prehistorii,” řekl Gagneux.