Naučnici konačno uspeli da sekvenciraju poslednji deo ljudskog genoma: Y hromozom

Sada konačno imamom sveobuhvatan referentan ljudski genom koji možda sadrži i tajnu o muškoj plodnosti.

„Sada kada imamo ovu 100 posto kompletnu sekvencu Y hromozoma, možemo da identifikujemo i istažimo brojne genetske varijacije koje bi mogle da utiču na ljudske osobine i bolesti na način na koji ranije nismo mogli“, naglašava Dilan Tejlor, genetičar sa Univerziteta Džons Hopkins i jedan od autora studije.

Y hromozom sadrži mnogo sekvenci koje se ponavljaju – uključujući nekoliko dugih palindroma – koji su ga do sada činile uglavnom „nečitljivim“.

Predvođen genomičarem Arangom Riom iz američkog Nacionalnog instituta za istraživanje ljudskog genoma, konzorcijuma koji je prikladno nazvan Telomere-to-Telomere koristio je napredne tehnike sekvenciranja i novorazvijene bioinformatičke algoritme da spoje dugačke delove DNK, konačno mapirajući Y hromozom u potpunosti.

„Znali smo da do sada imamo nepotpunu sliku“, kaže bioinformatičar sa Univerziteta Džons Hopkins, Radživ Mekoj, što je možda suviše blaga ocena, s obzirom na to da je u skici Y hromozoma nedostajalo više od polovine njegovih baza.

Te praznine, od kojih su mnoge obuhvatale gene koji se odnose na proizvodnju sperme, doveli su do raznih vrsta netačnih pretpostavki koje su napravljene u drugim studijama. Za neke ranije nepoznate ljudske Y sekvence se, na primer, pogrešno smatralo da su tragovi uzoraka koji kontaminiraju bakterijsku DNK.

„Ali sada prvi put možemo da vidimo ceo genom od početka do kraja", ističe Mekoj.

Tim je popunio više od 30 miliona „slova“ u DNK sekvenci da bi sastavio Y hromozom u celosti: svih 62.460.029 parova baza. Takođe su ispravili višestruke greške u prethodno sekvenciranim delovima i otkrili 41 novi gen koji kodira proteine.

„Najveće iznenađenje je koliko su ponovljene sekvence organizovane“, ističe informatičar Adam Filipi, sa američkog Nacionalnog instituta za istraživanje ljudskog genoma.

„Skoro polovina hromozoma je napravljena od naizmeničnih blokova dve specifične ponavljajuće sekvence poznate kao satelitska DNK. Pravi prelepu šaru nalik na pačvork.“

U drugoj studiji koju je vodio genetičar Pile Halast iz laboratorije Džekson, istraživači su otišli korak dalje, koristeći referentnu sekvencu za sastavljanje ljudskih Y hromozoma od 43 muškarca, od kojih je polovina predstavljala afričku liniju.

Zajedno, skupovi su obuhvatali 183.000 godina ljudske evolucije i otkrili neke iznenađujuće varijacije u Y hromozomu.

Kao prvo, Y hromozomi su bili veoma različitih veličina, u rasponu od 45,2 miliona do 84,9 miliona parova baza u dužini.

Postojale su i upadljive strukturne razlike: precizne sekvence gena su bile očuvane (tako da su i dalje kodirali prave proteine), ali su ponekad veći delovi DNK bili okrenuti, orijentisani u suprotnom smeru duž Y hromozoma.

„Kada pronađete varijaciju koju ranije niste videli, uvek se ponadate da će te genomske varijante biti važne za razumevanje ljudskog zdravlja“, napominje Filipi.

Do skora se znalo da su geni na Y hromozomu bili uključeni u agresivne oblike uobičajenih karcinoma kod muškaraca, kao i da gubitak Y hromozoma pokreće rast karcinoma bešike. Ali nije se znalo šta sve nije uočeno.

Nova era personalizovane medicine sve je bliža što tehnologija sekvenciranja više napreduje, omogućavajući da se celi genomi – a ne samo odabrani delovi – jeftino sekvenciraju.

Ali sekvenciranje genoma moglo bi pogoršati disparitete u zdravstvu ako se ne reše istorijske nepravde i nedostatak većeg i raznovrsnijeg broja uzoraka u istraživačkim studijama.

„Na kraju, kako kompletno, tačno i bez praznina sastavljanje diploidnih ljudskih genoma postane rutinsko, očekujemo da će 'referentni genomi' postati poznati jednostavno kao 'genomi'", zaključuju istraživači.

Studije su objavljene u časopisu Nature.