Y-хромосома, последняя часть полного генома человека, расшифрована

Полное секвенирование хромосомы, связанное с мужским развитием, было последней недостающей частью карты человеческого генома, и его подробности представлены в двух статьях в журнале Nature. За этим достижением стоит Консорциум T2T (от теломер к теломерам), тот самый, который в 2022 году впервые обнародовал результаты с полной последовательностью генома человека в 6 публикациях в журнале Science и в дополнительных статьях в других публикациях.

Эта почти законченная карта, на которой не было точной «фотографии» Y-хромосомы, стала завершением важной вехи, достигнутой два десятилетия назад, когда было картировано около 92% человеческого генома, что уже означало революцию в биологии и науке.

В 2022 году были предоставлены данные по остальным 8%, раскрывающие скрытые регионы, важные для понимания генетических заболеваний, репродукции или человеческого разнообразия. Теперь достигнуто полное секвенирование Y-хромосомы, «что окончательно завершает набор человеческих хромосом от начала до конца», — поясняется в заявлении Национального исследовательского института генома человека (NHGRI), который возглавляет исследование.

Y-хромосома, наряду с X-хромосомой, часто является предметом споров по поводу ее роли в половом развитии. Хотя эти хромосомы играют центральную роль, факторы, участвующие в половом развитии человека, разбросаны по всему геному и являются очень сложными, что приводит к разнообразию половых признаков человека, обнаруженных у мужчин, женщин и интерсексуалов. Причем, эти категории не эквивалентны полу. Недавние исследования показывают, что гены Y-хромосомы способствуют другим аспектам биологии человека, таким как риск и тяжесть рака. Y-хромосому было особенно трудно расшифровать из-за ее повторяющихся молекулярных структур; сбор данных секвенирования похож на попытку прочитать длинную книгу, разрезанную на клочки. Новая технология секвенирования и алгоритмы биоинформатики позволили исследователям решить эти последовательности ДНК.

Новые данные заполняют пробелы более чем в 50% этой хромосомы, раскрывая важные геномные особенности, имеющие значение, например, для фертильности, например, факторы, участвующие в производстве спермы.

При изучении генома его сопоставляют с эталоном ДНК, чтобы выявить различия. До сих пор не были расшифрованы части генома Y-хромосомы, что приводило к затруднениям в изучении и интерпретации вариаций и связанной с ним патологии.

«Когда обнаруживаются невиданные ранее вариации, всегда остается надежда, что эти геномные варианты важны для понимания здоровья человека», — сказал Адам Филлиппи, лидер консорциума и исследователь NHGRI.

Для исследователя значимые с медицинской точки зрения варианты генома могут помочь в разработке более качественной диагностики в будущем. Геном — это полный набор «инструкций» организма, книга, написанная с помощью комбинаций всего четырех химических единиц, обозначенных A, T, C и G (аденин, тимин, цитозин и гуанин); они называются нуклеотидными основаниями. Для людей это «руководство» содержит около 3 миллиардов пар оснований (или букв), которые находятся в 23 парах хромосом внутри ядра всех клеток. Секвенирование означает определение точного порядка в сегменте ДНК. Окончательное секвенирование Y-хромосомы добавило более 30 миллионов новых оснований в эталонный геном человека. Эти базы данных раскрывают существование еще 41 гена, которые активируют белки, и предоставляют важную для науки и медицины информацию.

Полная карта мужской половой хромосомы опубликована в одной из статей журнала Nature. В другом сообщается о секвенировании 43 различных Y-хромосом человека, представляющих 21 различную популяцию.

Исследование дает более подробный взгляд на генетические вариации на протяжении 183 000 лет эволюции человека, раскрывая новые последовательности ДНК, признаки консервативных областей и понимание молекулярных механизмов, которые способствовали сложной структуре Y-хромосомы.