Naučnici po prvi put u potpunosti sekvencionirali ljudski Y hromozom
Naučnici su po prvi put u potpunosti sekvencionirali Y hromozom, otkrivši informacije koje bi mogle imati implikacije za proučavanje muške neplodnosti i drugih zdravstvenih problema.
Prvi pokušaj da se utvrde gradivni blokovi našeg genetskog koda dogodio se pre 20 godina, ali su još uvek ostale značajne praznine u sekvencama sva 23 para ljudskih hromozoma. Te praznine je prošle godine u velikoj meri popunila međunarodna grupa od 100 naučnika pod nazivom Konzorcijum Telomere-to-Telomere (T2T).
Međutim, više od polovine sekvenci unutar Y hromozoma, najmanjeg i najkomplikovanijeg od 46 ljudskih hromozoma, ostalo je nepoznato. Sada je ista grupa istraživača popunila informacije koje nedostaju, objavljujući kompletnu sekvencu Y hromozoma u sredu u časopisu “Nature”.
“Pre samo nekoliko godina, polovina ljudskog Y hromozoma je nedostajala (iz reference)“, kaže Monika Čehova, glavni autor istraživanja i postdoktorant biomolekularnog inženjeringa na Univerzitetu Kalifornije, Santa Kruz.
“Tada nismo ni znali da li se može sekvencirati, bilo je tako zbunjujuće, ovo je zaista ogroman pomak", dodala je Čehova.
Šta bi Y hromozom mogao otkriti
Ljudi obično imaju par polnih hromozoma u svakoj ćeliji. Ljudi kojima je pri rođenju dodeljen muški hromozom imaju X i Y hromozom, dok oni kojima je dodeljen ženski pri rođenju imaju dva Y hromozoma.
Detaljnije informacije koje pruža nova Y referentna sekvenca će olakšati proučavanje stanja i poremećaja povezanih sa hromozomom, kao što je nedostatak proizvodnje spermatozoida što dovodi do neplodnosti.
Nedavna istraživanja sugerišu da je Y hromozom takođe važan za zdravlje i dugovečnost, rekao je Kenet Volš, profesor biohemije i molekularne genetike na Medicinskom fakultetu Univerziteta Virdžinije, koji nije bio uključen u novo istraživanje.
"Na Y hromozomu su identifikovani geni za koje se pokazalo da su potrebni za prevenciju raka i kardiovaskularnih bolesti“, kaže Volš.
"Y hromozom je predstavljao 'crnu rupu genoma. Ova nova analiza će nam omogućiti da bolje razumemo regione Y hromozoma koji imaju regulatorne funkcije i mogu kodirati mRNA i proteine", dodao je on.
Mnogi ljudi počinju da gube svoj Y hromozom u nekim od svojih ćelija kako stare, posebno one ćelije koje se brzo menjaju, kao što su krvna zrnca.
Naučnici nikada nisu u potpunosti razumeli zašto se to dešava i kakav efekat može imati na zdravlje osobe, iako je ovaj fenomen u dva nedavna naučna rada povezan sa povećanim rizikom raka bešike i većim rizikom od srčanih oboljenja. Posedovanje kompletne genetske reference Y hromozoma može pomoći naučnicima i lekarima da dalje istraže ovu potencijalnu vezu.
“Ovi radovi verovatno predstavljaju vrh ledenog brega u smislu razumevanja uloge Y hromozoma u bolestima povezanim sa starošću“, rekao je Volš, dodajući da bi gubitak Y hromozoma mogao delimično da objasni kraći životni vek muškaraca. (Muškarci žive oko šest godina kraće od žena u zapadnim, industrijalizovanim zemljama, kaže Volš.)
“Međutim, postavlja se pitanje da li je gubitak Y hromozoma biomarker biološkog starenja ili gubitak Y hromozoma direktno utiče na zdravlje muškaraca. Nedavna istraživanja pružaju snažne dokaze koji pokazuju da je efekat direktan", , rekao je on.
Y hromozom se neobično ponavlja
Y hromozom je bio posebno tvrd orah jer se neobično ponavlja. Četiri slova ili gradivni blokovi DNK - adenin (A), citozin (C), guanin (G) i timin (T) - formiraju specifične parove koji se vezuju zajedno u obliku dvostruke spirale. Hromozomi su strukture u obliku niti koje se sastoje od DNK.
Dok svi ljudski hromozomi sadrže ponavljanja, više od 30 miliona delova Y hromozoma - od 62,5 miliona - su ponavljajuće sekvence, koje se ponekad nazivaju satelitska DNK ili otpadna DNK. Y hromozom takođe sadrži palindrome — nizove slova koji su isti unazad i unapred.
„Ne samo da je (Y hromozom) najmanji, već je i najkompleksniji, tako da ima najveću količinu DNK koja se ponavlja, što je isto kao delovi DNK koji se ponavljaju mnogo, mnogo puta, ponekad su u tandemu, a ponekad oni mogu biti isprepleteni jedinstvenim sekvencama“, rekla je Čehova.
Ponavljajuća DNK komplikuje stvari jer sakupljanje podataka iz genetskog sekvenciranja liči na pokušaj čitanja dugačke knjige isečene na delove, pokazuju podaci Nacionalnog instituta za istraživanje ljudskog genoma.
“Ako su svi redovi u knjizi jedinstveni, lakše je odrediti redosled redova. Međutim, ako se ista rečenica ponovi hiljadama ili milionima puta, prvobitni redosled je daleko manje jasan“, navedeno je u saopštenju za javnost.
U slučaju Y hromozoma, to je kao da se istih nekoliko rečenica ponavlja za polovinu još jedne dužine knjige.
Istraživači su uspeli da postignu potpuno očitavanje Y hromozoma, zahvaljujući novoj tehnologiji sekvenciranja „dugom čitanju“ i računarskim metodama koje su mogle da obrađuju ponavljajuće sekvence i transformišu neobrađene podatke u upotrebljiv resurs.
Y hromozom dodaje više od 30 miliona parova baza - ponavljajućih sekvenci - u ljudski referentni genom.
Nešto ranije ove godine, istraživači su sastavili "pangenom" koji uključuje DNK desetina ljudi sa skoro svih kontinenata - u suštini ažurirajući ljudski genom kako bi ga učinio pravednijim i inkluzivnijim.
U pratećem istraživanju objavljenom u istom časopisu u sredu, saradnički tim naučnika sakupio je Y hromozome 43 muške osobe iz 21 svetske populacije kako bi shvatio genetske varijacije u Y hromozomu.
"Pojavljuje se istraživanje koje pokazuje da je ispravna funkcija gena Y hromozoma neverovatno važna za sveukupno zdravlje muškaraca“, rekao je Čarls Li, stariji autor pratećeg istraživačkog rada i profesor i direktor istraživanja u Džeksonovoj laboratoriji za genomsku medicinu.
"Naša studija omogućava uključivanje punog Y hromozoma u sve buduće studije prilikom sekvenciranja muških genoma da bi se razumeli zdravlje i bolesti”, zaključio je Li.
Izvor: CNN