Το ανθρώπινο χρωμόσωμα Υ αναλύθηκε πλήρως, ολοκληρώνοντας το πρώτο ανδρικό γονιδίωμα αναφοράς χωρίς κενά.
Μέχρι το 2022, κάθε ανθρώπινο χρωμόσωμα είχε χαρτογραφηθεί πλήρως με εξαίρεση το χρωμόσωμα Υ Παρά το γεγονός ότι είναι πολύ μικρό αυτό το χρωμόσωμα ήταν το πιο δύσκολο στην αλληλούχιση, επειδή είναι γεμάτο με επαναλαμβανόμενο DNA. Οι συνήθεις τεχνικές αλληλούχισης συλλέγουν σύντομες αναγνώσεις από τυχαίες τοποθεσίες σε ένα χρωμόσωμα και συνενώνονται σε μια ενιαία ένδειξη όπου επικαλύπτονται, αλλά το επαναλαμβανόμενο DNA στο χρωμόσωμα Υ περιπλέκει τη συναρμολόγηση λόγω των επικαλύψεων πολλαπλών θέσεων.
Επιτέλους, δύο ομάδες επιστημόνων αντιμετώπισαν από κοινού αυτήν την πρόκληση και ανέλυσαν πλήρως την αλληλουχία του χρωμοσώματος Υ. Ανέφεραν τα αποτελέσματά τους σε δύο ανεξάρτητες μελέτες που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature. Η πρώτη μελέτη* περιέγραψε μια προσεκτικά επικυρωμένη, πλήρη αλληλουχία αναφοράς, ενώ η δεύτερη μελέτη ανέφερε διακύμανση του χρωμοσώματος Υ μεταξύ 43 ανδρών από διαφορετικό υπόβαθρο. Μαζί, αυτά τα δεδομένα δημιουργούν νέες ευκαιρίες για την εξερεύνηση της γενετικής σύνθεσης και της ποικιλομορφίας του χρωμοσώματος Υ.
Στην πρώτη μελέτη, ερευνητές από διαφορετικά ινστιτούτα σχημάτισαν την κοινοπραξία Telomere-to-Telomere (T2T) για να καλύψουν τα κενά στο ανθρώπινο γονιδίωμα αναφοράς. Για την αλληλουχία του χρωμοσώματος Υ, ο Adam Phillippy, ερευνητής γονιδιωματικής στο Εθνικό Ινστιτούτο Ερευνών για το Ανθρώπινο Γονιδίωμα και συν-συγγραφέας της μελέτης, μαζί με τους συναδέλφους του, επέλεξαν τη μεθοδολογία αλληλούχισης νανοπόρου επειδή παράγει μεγάλες αναγνώσεις, οι οποίες επικαλύπτονται αναμφισβήτητα ακόμη και αν υπάρχει επαναλαμβανόμενο DNA. Αυτή η τεχνική είναι επιρρεπής σε σφάλματα, με ποσοστό σφάλματος μεταξύ 5% και 40%. Έτσι, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης μια τεχνική υψηλής πιστότητας που ονομάζεται κυκλική συναινετική αλληλουχία ενός μορίου που παράγει μικρότερες αναγνώσεις και παράγει ένα σφάλμα κάθε 10 εκατομμύρια βάσεις κατά μέσο όρο. Και οι δύο τεχνικές πέτυχαν τη συναρμολόγηση μακρών αναγνώσεων υψηλής ακρίβειας σε μια πλήρη αλληλουχία του DNA του χρωμοσώματος Υ.
Η πρώτη πλήρης ακολουθία του χρωμοσώματος Υ αποτελείται από 62.460.029 ζευγάρια βάσεων, περίπου 30 εκατομμύρια περισσότερα νέα ζεύγη βάσεων. Οι ερευνητές βρήκαν ότι το πλήρες χρωμόσωμα Υ έχει 200 γονίδια, από τα οποία τα 106 κωδικοποιούν πρωτεΐνες. Η πλειοψηφία ήταν επιπλέον αντίγραφα του γονιδίου TSPY, το οποίο εμπλέκεται στην παραγωγή σπέρματος. Δεν είναι σαφές γιατί έχουν εξελιχθεί αυτά τα αντίγραφα ασφαλείας.
Η δεύτερη επιστημονική ομάδα** προσέγγισε το πρόβλημα από μια διαφορετική οπτική γωνία. Μόλις η κοινοπραξία T2T βελτίωσε το πρωτόκολλο αλληλούχισης που χρησιμοποίησε για τη μελέτη της, η δεύτερη ομάδα το υιοθέτησε και το εφάρμοσε σε 43 χρωμοσώματα Υ από άνδρες από όλες τις ηπείρους εκτός από την Αυστραλία. Συγκρίνοντας τις παραλλαγές και στα 43 χρωμοσώματα, οι ερευνητές υπολόγισαν ότι ο πιο πρόσφατος κοινός πρόγονος έζησε περίπου 183.000 πριν από χρόνια.
Κάθε χρωμόσωμα είχε έναν εντυπωσιακό βαθμό διακύμανσης κατά μέσο όρο, συμπεριλαμβανομένων τριών ανεστραμμένων αλληλουχιών μεγαλύτερες από 1000 ζεύγη βάσεων, 88 μεγάλες προσθήκες ή διαγραφές μεγαλύτερες από 50 ζεύγη βάσεων και πέραν των 3000 μεταλλάξεων ενός ζεύγους βάσεων. Η καταγραφή αυτής της ποικιλομορφίας θα μπορούσε να βοηθήσει στον εντοπισμό γονιδίων που επηρεάζουν την υγεία και τη γονιμότητα στους άνδρες.
*Rhie A, et al. (2023). The complete sequence of a human Y chromosome. Nature 620 (7975). Nature, https://www.nature.com/articles/s41586-023-06457-y
**Hallast P, et al. (2023). Assembly of 43 human Y chromosomes reveals extensive complexity and variation. Nature 620 (7975). Nature ttps://www.nature.com/articles/s41586-023-06425-6

Πηγή: https://www.facebook.com/konstantinos.triantaphyllidis/posts/pfbid0M97Hzc3DB3VBpG7ZAyZ4h7aaFRZjFaiEdqyKuhgVnEb1UqBL7ddoT8L7c9Bnv2JAl?__cft__[0]=AZUkgsRgZRmRkmVQJmhPlf1kgigVNhj7eYMF9IRAEKH0eVEedgadi6eLuNbQuD3-obg8HEwP7l2Uu05WGcey2HSpLD60Cb5NLsD8YtY1dEkiFh5-KboKa8NCzKujB_Dsaxpd4FNM80kdlrFtP1kUlKvcm3Kfv1CzfLbM0PnZFDo4sQ&__tn__=%2CO%2CP-R