Вчені вперше повністю секвенували людську Y-хромосому

Через 20 років після того, як проєкт "Геном людини" оголосили завершеним (хоча сам процес був далекий від завершення), вчені вперше повністю секвенували Y-хромосому, передає New Scientist .

У більшості людей є 22 пари хромосом плюс дві статеві хромосоми - або пара Х-хромосом, або одна Х та одна Y-хромосома. Наявність Y-хромосоми зазвичай – але не завжди – призводить до розвитку у ембріона чоловічих ознак.

Y - одна з найменших хромосом, в ній найменше генів, що кодують білки. Оскільки в неї зазвичай немає парної хромосоми, з якою вона могла б обмінятися ділянками до статевого розмноження, в ній з особливою ймовірністю накопичуються ділянки ДНК, що повторюється.

Усі ранні методи секвенування ДНК передбачали розбиття ДНК на невеликі фрагменти, зчитування їхнього генетичного коду та подальше складання фрагментів шляхом пошуку збігів. Цей метод не працює з ДНК, що повторюється, в якій багато фрагментів ідентичні.

У 2021 році група фахівців, до якої входила Карен Міга з Каліфорнійського університету в Санта-Крузі, заповнила майже всі прогалини і знову оголосила геном людини «повним». Це стало можливим завдяки технології, розробленій компанією Oxford Nanopore, яка зчитує послідовність однієї молекули ДНК при проходженні її через крихітний отвір, в результаті чого виходять фрагменти, що складаються не з кількох сотень, а з мільйонів букв ДНК.

Однак "повний" геном, секвенований Мигою та її колегами, був жіночим, що складається з 22 звичайних хромосом та Х-хромосоми. Тільки зараз колеги Міги завершили секвенування Y-хромосоми, взятої у людини європейського походження.

"Y-хромосома рясніє складними структурами і включає величезні ділянки, де одні й ті самі блоки коду повторюються знову і знову з незначними варіаціями, що робить її складання досить складним. Можливість секвенування фрагментів ДНК будь-якої довжини була абсолютно необхідна для цього проєкту", - каже Сергій Нурк, який працював над проєктом до вступу на роботу в Oxford Nanopore.

Повна Y-хромосома містить 106 білок-кодуючих генів, що на 41 ген більше, ніж в "еталонному" геномі. Але майже всі додаткові гени є копіями одного гена під назвою TSPY.

Водночас група Чарльза Лі з Лабораторії геномної медицини Джексона в Коннектикуті секвенувала Y-хромосоми 43 різних чоловіків, зокрема 21 африканця. За словами Лі, ці групи були незалежними, але співпрацювали. За його словами, лише три Y-послідовності, отримані його командою, не мають прогалин. Інші мають від однієї до п'яти прогалин.

За словами Лі, 43 Y-хромосоми демонструють значну різноманітність. Наприклад, кількість копій гена TSPY варіює від 23 до 39.

Чи робить повторювана ДНК у Y-хромосомі щось важливе, поки неясно.

"Вважаю, що про повторювану ДНК можна багато дізнатися, але ми просто ще не розуміємо її, і тому досі вважаємо її небажаною", - говорить Лі.

Але більшість біологів і клініцистів мало цікавляться ДНК, що повторюється, говорить Девід Пейдж з Массачусетського технологічного інституту, який вивчає Y-хромосому. За його словами, секвенування також виявило дуже мало нового про "еухроматичні" ділянки Y-хромосоми, які містять гени.

"Справжнє дослідження [групи Міги] є поступовим прогресом у нашому розумінні еухроматичних частин, яке вважалося практично повним 20 років тому", - говорить Пейдж.

Минулого року вчені з'ясували, що поза фазами клітинного поділу хромосоми текучі й «майже рідкі».