Y-хромосома: научная тревога

В прошлом году ученые представили наиболее полную последовательность человеческого генома за всю историю, но в ней не хватало одного маленького кусочка: Y-хромосомы.

Теперь самый маленький член семейства хромосом человека полностью секвенирован, завершая загадку, на разгадку которой потребовалось три десятилетия.

Результатом стал полный эталонный геном человека, который теперь может содержать секреты мужской фертильности.

«Теперь, когда у нас есть 100% полное секвенирование Y-хромосомы, мы можем идентифицировать и исследовать множество генетических вариаций, которые могут влиять на человеческие черты и болезни так, как мы не могли делать раньше». Он говорит Дилан Тейлор, генетик из Университета Джонса Хопкинса и один из авторов исследования.

Y-хромосома имеет так много повторяющихся последовательностей, включая несколько длинных гомологов, что до сих пор ее практически невозможно прочитать.

Консорциум с метким названием «Теломер-теломеры», возглавляемый ученым-геномистом Арангом Раем из Национального института исследования генома человека США, использовал передовые методы секвенирования и недавно разработанные биоинформатические алгоритмы, чтобы сшить вместе длинные участки ДНК и, наконец, составить карту всей Y-хромосомы.

«Мы знали, что у нас еще неполная картина». Он говорит Вычислительный биолог из Университета Джона Хопкинса Раджив Маккой сказал это, что можно было бы считать небольшим преуменьшением, учитывая, что в предыдущем проекте Y-хромосомы отсутствовало более половины ее оснований.

Эти пробелы, многие из которых распространяются на гены, связанные с выработкой спермы, привели к появлению всевозможных неверных предположений в других исследованиях. Некоторые ранее неизвестные последовательности Y человека были, например, Я думал неправильно В образцах должны быть следы загрязненной бактериальной ДНК.

«Но теперь мы впервые можем увидеть весь геном от начала до конца», — сказал Маккой. Он говорит.

Команда вставила более 30 миллионов «букв» в последовательность ДНК, чтобы полностью собрать Y-хромосому: все 62 460 029 пар оснований. Они также исправили многочисленные ошибки в ранее секвенированных секциях и обнаружили 41 новый ген, кодирующий белок.

«Большим сюрпризом было то, насколько организованы были повторы», — говорит Адам Филипп, ученый-компьютерщик из Национального института исследований генома человека США.

«Почти половина хромосомы состоит из чередующихся блоков двух специфических повторяющихся последовательностей, известных как сателлитная ДНК. Она образует красивый лоскутный узор».

Во втором исследовании, проведенном генетиком Биллом Халластом из Вашингтонского университета, исследователи пошли еще дальше, используя эталонные последовательности для сборки человеческих Y-хромосом от 43 мужчин, половина из которых имеют африканское происхождение.

Вместе эти кластеры охватывают 183 000 лет эволюции человека и обнаруживают некоторые удивительные вариации в Y-хромосоме.

Например, Y-хромосомы имели совершенно разные размеры: от 45,2 до 84,9 миллионов пар оснований в длину.

Были также поразительные структурные различия: точная последовательность генов сохранялась (поэтому они по-прежнему кодируют правильные белки), но иногда более крупные участки ДНК были инвертированы, ориентированы в противоположном направлении вдоль Y-хромосомы.

«Когда вы обнаруживаете разницу, которую раньше не видели, всегда остается надежда, что эти геномные варианты будут важны для понимания здоровья человека», — говорит Фелипе.

Недавно гены, расположенные в Y-хромосоме Это было сложно При агрессивных формах рака распространены у мужчин, при этом потеря Y-хромосомы оказалась причиной рака. Рост рака мочевого пузыря. Но мы не знаем, что еще мы пропустили.

Новая эра персонализированной медицины наступит, если технологии секвенирования продолжат развиваться, позволяя секвенировать целые геномы, а не только выбранные части, недорого.

Но секвенирование генома может быть таким же Усугубление неравенства в здравоохранении Если исторические обиды и отсутствие разнообразия в научных исследованиях не будут решены.

«В конце концов, когда полная, точная и без пробелов сборка диплоидных человеческих геномов станет рутиной, мы ожидаем, что «эталонные геномы» станут называться просто «геномами». мы заключаем.

Исследования были опубликованы в природа, здесь И здесь.