Y-chromosoom: ScienceAlert

Vorig jaar onthulden wetenschappers de meest complete sequentie van het menselijk genoom ooit, maar er ontbrak één klein stukje: het Y-chromosoom.

Nu is de sequentie van het kleinste lid van de menselijke chromosoomfamilie volledig bepaald, waarmee een mysterie is voltooid dat drie decennia duurde om te ontrafelen.

Het resultaat is een alomvattend menselijk referentiegenoom, dat nu geheimen over de mannelijke vruchtbaarheid kan bevatten.

“Nu we deze 100% volledige sequencing van het Y-chromosoom hebben, kunnen we de vele genetische variaties identificeren en onderzoeken die menselijke eigenschappen en ziekten kunnen beïnvloeden op een manier die we nog niet eerder hebben kunnen doen.” Hij zegt Dylan Taylor, een geneticus aan de Johns Hopkins University en een van de auteurs van het onderzoek.

Het Y-chromosoom heeft zoveel herhaalde sequenties – waaronder een paar lange homologen – dat het tot nu toe grotendeels ‘onleesbaar’ is geweest.

Onder leiding van genomics-wetenschapper Arang Rai van het Amerikaanse National Institute of Human Genome Research gebruikte het toepasselijk genaamde Telomere-to-Telomere Consortium geavanceerde sequencing-technieken en nieuw ontwikkelde bio-informatica-algoritmen om lange stukken DNA aan elkaar te plakken en uiteindelijk het hele Y-chromosoom in kaart te brengen.

“We wisten dat we nog een onvolledig beeld hadden.” Hij zegt Johns Hopkins University computationeel bioloog Rajeev McCoy zei dit in wat als een licht understatement kan worden beschouwd, aangezien het vorige ontwerp van het Y-chromosoom meer dan de helft van zijn bases miste.

Deze lacunes, waarvan er vele zich uitstrekken tot genen die verband houden met de spermaproductie, hebben ertoe geleid dat er in andere onderzoeken allerlei onjuiste aannames zijn gedaan. Sommige voorheen onbekende menselijke Y-sequenties waren bijvoorbeeld Ik dacht verkeerd Er zijn sporen van besmet bacterieel DNA van de monsters aanwezig.

“Maar nu kunnen we voor het eerst het hele genoom van begin tot eind zien”, zei McCoy Hij zegt.

Het team vulde meer dan 30 miljoen ‘letters’ in de DNA-sequentie in om het Y-chromosoom volledig samen te stellen: alle 62.460.029 basenparen. Ze corrigeerden ook meerdere fouten in eerder gesequenced secties en ontdekten 41 nieuwe eiwitcoderende genen.

“De grote verrassing was hoe georganiseerd de herhalingen waren”, zegt Adam Phillippe, computerwetenschapper bij het Amerikaanse National Human Genome Research Institute.

“Bijna de helft van een chromosoom bestaat uit afwisselende blokken van twee specifieke herhalende sequenties die bekend staan ​​als satelliet-DNA. Het vormt een prachtig, quiltachtig patroon.”

In een tweede onderzoek onder leiding van geneticus Bill Hallast van de Universiteit van Washington gingen de onderzoekers nog een stap verder en gebruikten ze referentiesequenties om menselijke Y-chromosomen samen te stellen van 43 mannelijke individuen, van wie de helft van Afrikaanse afkomst is.

Samen bestrijken de clusters 183.000 jaar menselijke evolutie en onthullen enkele verrassende variaties in het Y-chromosoom.

De Y-chromosomen hadden bijvoorbeeld enorm verschillende afmetingen, variërend van 45,2 miljoen tot 84,9 miljoen basenparen in lengte.

Er waren ook opvallende structurele verschillen: de exacte sequentie van genen bleef behouden (zodat ze nog steeds voor de juiste eiwitten coderen), maar soms werden grotere stukjes DNA omgekeerd, in de tegenovergestelde richting langs het Y-chromosoom georiënteerd.

“Als je een verschil ontdekt dat je nog niet eerder hebt gezien, is de hoop altijd dat die genomische varianten belangrijk zullen zijn voor het begrijpen van de menselijke gezondheid”, zegt Felipe.

Sinds kort bevinden zich genen op het Y-chromosoom Het was ingewikkeld Bij agressieve vormen van kanker bij mannen bleek het verlies van het Y-chromosoom de oorzaak van kanker te zijn Groei van blaaskanker. Maar we weten niet wat we nog meer hebben gemist.

Er zal een nieuw tijdperk van gepersonaliseerde geneeskunde aanbreken als sequencing-technologieën zich blijven ontwikkelen, waardoor hele genomen – en niet alleen geselecteerde delen – goedkoop kunnen worden gesequenced.

Maar genoomsequencing kan gebeuren Het vergroten van de verschillen in de gezondheidszorg Als historische grieven en gebrek aan diversiteit in onderzoeksstudies niet worden opgelost.

“Uiteindelijk, wanneer de volledige, nauwkeurige en naadloze assemblage van diploïde menselijke genomen routine wordt, verwachten we dat ‘referentiegenomen’ eenvoudigweg ‘genomen’ zullen worden genoemd.” wij concluderen.

De onderzoeken zijn gepubliceerd in natuur, hier En hier.