Миналата година учените запълниха милиони липсващи елементи в човешкото ДНК, което от своя страна доведе до най-изчерпаната секвенция, без никакви празнини, на човешкия геном, създавана някога…
С изключение на една хромозома – Y.
Сега най-малкият член на семейството на човешките хромозоми е напълно секвениран. Т.е. пъзелът, чието решаване отне три десетилетия, е вече завършен.
Резултатът е всеобхватен референтен човешки геном, който може потенциално да съдържа тайни за мъжката плодовитост.
"Сега, когато разполагаме с тази 100-процентова пълна секвенция на Y хромозомата, можем да идентифицираме и изследваме множество генетични вариации, които биха могли да повлияят на човешките черти и болести по начин, който не бяхме в състояние да направим преди", казва Дилън Тейлър, генетик в университета "Джон Хопкинс" и един от авторите на изследването.
Y-хромозомата съдържа много повтарящи се последователности, включително няколко дълги палиндрома, които досега я правеха до голяма степен "нечетлива".
Ръководеният от геномика Аранг Рие от Националния институт за изследване на човешкия геном на САЩ консорциум, наречен сполучливо "Telomere-to-Telomere", използва модерни техники за секвениране и новоразработени биоинформатични алгоритми, за да съедини дълги участъци от ДНК, като най-накрая картографира изцяло Y-хромозомата.
"Знаехме, че досега сме имали непълна картина", казва Раджив Маккой от университета "Джон Хопкинс" . Тези пропуски, много от които обхващат гени, свързани с производството на сперматозоиди, са довели до различни неверни предположения, направени в други изследвания. Например някои неизвестни досега човешки Y последователности погрешно бяха смятани за следи от бактериална ДНК, замърсяваща пробите.
"Но сега за първи път можем да видим целия геном от край до край", казва Маккой.
Екипът попълни повече от 30 милиона "букви" в ДНК последователността, за да събере цялата Y-хромозома: всички 62 460 029 базови двойки. Те също така коригираха множество грешки в предишни секвенции и откриха 41 нови гени, кодиращи протеини.
"Най-голямата изненада беше колко организирани са повторенията", казва Адам Филипи, компютърен учен в Националния институт за изследване на човешкия геном на САЩ.
"Почти половината от хромозомата е съставена от редуващи се блокове от две специфични повтарящи се последователности, известни като сателитна ДНК. Това създава красив, подобен на одеяло модел."
Във второто изследване, ръководено от генетика Пиле Халаст от Лабораторията "Джаксън", изследователите отиват една стъпка по-далеч, като използват референтната последователност за сглобяване на човешки Y-хромозоми от 43 мъже, половината от които са с африкански произход.
Заедно с това сглобките обхващат 183 000 години от човешката еволюция и разкриват някои изненадващи вариации в Y хромозомата.
От една страна, Y-хромозомите са с много различни размери, като дължината им варира от 45,2 милиона до 84,9 милиона базови двойки.
Съществуват и поразителни структурни разлики: точните последователности на гените са запазени (така че те все още кодират правилните протеини), но понякога по-големи участъци от ДНК са обърнати, ориентирани в противоположна посока по протежение на Y-хромозомата.
"Когато откриете вариации, които не сте виждали преди, надеждата винаги е, че тези геномни варианти ще бъдат важни за разбирането на човешкото здраве", казва Филиппи.
Неотдавна гени на Y хромозомата бяха замесени в агресивни форми на често срещани видове рак при мъжете, а загубата на Y хромозомата беше установена като фактор за растежа на рака на пикочния мехур. Но не знаем какво още сме пропуснали.
Ако технологиите за секвениране продължат да се развиват и позволят евтино секвениране на цели геноми, а не само на отделни участъци, предстои нова ера на персонализираната медицина.
Но секвенирането на генома може да задълбочи неравнопоставеността в здравеопазването, ако не се преодолеят историческите несправедливости и липсата на разнообразие в научните изследвания.
"В крайна сметка, когато пълното, точно и безпроблемно сглобяване на диплоидни човешки геноми стане рутинно, очакваме, че "референтните геноми" ще станат известни просто като "геноми"," заключават изследователите.
