Откриха последните остатъци от човешкия геном
Учените откриват последните остатъци от човешкия геном, които липсват в Y хромозомата
Преди повече от 20 години човешкият геном беше секвениран за първи път. Първата версия беше пълна с „дупки“, представляващи липсващи ДНК последователности. Но геномът беше постепенно подобрен в последователни кръгове. Всеки е повишил качеството на генома. По този начин е разрешил повечето от празните пространства, които ни пречеха да имаме пълен прочит на нашия генетичен материал.
Основната трудност, пред която са изправени изследователите при разчитането на генома, е огромният брой повтарящи се последователности, които го запълват. Около 20 000 гена, които ние, хората, заемаме всъщност са едва 2% от целия геном. Останалите 98% по същество се състоят от тези семейства от повтарящи се последователности. Това са мобилни елементи, известни като транспозони и ретротранспозони. Както и – в по-малка, но функционално важна степен – регулаторни последователности на генната експресия. Те функционират като превключватели, които определят кога и къде гените се включват и изключват.
През март 2022 г. голяма ревизия на генома беше публикувана в списание Science. Международен консорциум от изследователи, известен като “T2T” (теломер към теломер, които са краищата на хромозомите) използва нова стратегия. Тя бе базирана на тип клетка (CHM13), която запазва само едно копие от всяка хромозома.
Новите техники за секвениране на ДНК
В комбинация с най-новите техники за секвениране на ДНК, изследователите успяха да добавят около 200 милиона букви към човешкия геном. Така разрешавайки повечето от дупките в хромозомите от 1 до 22.
Единствената пропусната беше най-малката от всички хромозоми, които ние, хората, имаме: Y. Това е изключително мъжка хромозома, която е и най-сложната, с повтарящи се последователности от всякакъв вид.
Y хромозомата, най-накрая завършена
Всеки от нас има 46 хромозоми в нашите клетки, подредени по двойки. Всъщност има 23 двойки хромозоми, 22 двойки автозомни хромозоми (1 до 22) и една двойка полови хромозоми (които могат да бъдат X или Y).
От всяка двойка хромозоми ние наследяваме една от баща си и една от майка си. Повечето жени имат хромозомна конфигурация 46XX. Последната двойка хромозоми, 23, се състои от две копия на X хромозомата. Повечето мъже имат 46XY хромозомна конфигурация, което означава, че двойката полови хромозоми се състои от X и Y хромозома.
Y хромозомата
Y хромозомата, присъстваща само при мъжете, съдържа гените, отговорни за развитието на мъжките полови органи. По-специално главния ген SRY, който задейства каскада от събития, които в крайна сметка превръщат първоначалната недиференцирана полова жлеза в тестисите, където се произвеждат сперматозоидите. В отсъствието на SRY гена (както при 46XX женски), тази първична гонада в крайна сметка се развива в яйчниците, където се произвеждат яйцеклетки.
Открити са 40 неизвестни гени
Консорциумът T2T реши техническите проблеми, които попречиха на завършването на последователността на Y хромозомата. По този начин откри 40 неизвестни преди това гени, кодиращи протеини. Както е описано подробно в статия в списание Nature, това добавя още 30 милиона букви към дължината на общия човешки геном, който сега ще има 3,23 милиарда букви. Новият референтен геном, наречен T2T-CHM13+Y, е предоставен на цялата изследователска общност от авторите на изследването.
Наред с пълната последователност на Y хромозомата, Nature публикува второ проучване върху последователностите на 43 Y хромозоми, получени от хора, живели през последните 183 000 години. Техният анализ разкрива голямо разнообразие както в размера, така и в структурата на тази Y хромозома в хода на еволюцията. Изследователите са открили, наред с други неща, големи инверсии на последователности – ДНК фрагменти, които се обръщат и вмъкват с главата надолу.
Това, че знаем повече за Y хромозомата, е страхотна новина. Само преди около година видяхме друг научен пробив, свързващ общата загуба на Y хромозома в много клетки с по-кратка продължителност на живота на мъжете в сравнение с жените. А е ясно, че в гените се крие много по-ценна информация.
Инициативата за пангенома
Тези две нови проучвания значително увеличават познанията ни за човешката ДНК, разрешавайки това, което все още предстои да открием за най-малката, но най-сложна хромозома в нашия геном. Те идват по петите на инициативата за пангенома, която има за цел да улови генетичната променливост, която съществува сред човешките същества. Въпреки че всички споделяме голяма част от нашия геном, ние се различаваме с приблизително 0,1%. Това съответства на разлика от повече от 3 милиона чифта букви между всеки двама индивида.
С инициативата за пангеном вече няма да имаме един референтен геном, а стотици, които по-надеждно ще илюстрират нашите генетични прилики и разлики. Освен всичко друго, това трябва да ни помогне по-лесно да откриваме генни мутации, свързани с хилядите вродени заболявания.
