Naučnici su po prvi put u potpunosti sekvencionirali Y hromozom, otkrivši informacije koje bi mogle imati implikacije na proučavanje muške neplodnosti i drugih zdravstvenih problema.
Prvi pokušaj utvrđivanja građevnih blokova našeg genetskog koda dogodio se prije 20 godina, ali su još uvijek ostale značajne praznine u sekvencama svih 23 para ljudskih hromozoma. Te praznine je prošle godine uglavnom 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 srijedu u časopisu Nature, prenosi CNN.
“Prije samo nekoliko godina, polovina ljudskog Y hromozoma je nedostajala (iz reference)”, rekla je Monika Cechova, vodeći autor rada i postdoktorski naučnik iz biomolekularnog inženjerstva na Univerzitetu Kalifornije, Santa Cruz.
"Tada nismo ni znali da li se to može sekvencirati, bilo je tako zbunjujuće", dodala je Čehova. "Ovo je zaista veliki pomak"
Šta bi Y mogao otkriti
Ljudi obično imaju par polnih hromozoma u svakoj ćeliji. Ljudi kojima je pri rođenju dodijeljen muški hromozom imaju X i Y hromozom, dok oni kojima je dodijeljen ženski pri rođenju imaju dva X hromozoma.
Detaljnije informacije koje pruža nova Y referentna sekvenca će olakšati proučavanje stanja i poremećaja povezanih s hromozomom, kao što je nedostatak proizvodnje sperme koji dovodi do neplodnosti.
Najnovija istraživanja sugeriraju da je Y hromozom također važan za zdravlje i dugovječnost, rekao je Kenneth Walsh, profesor biohemije i molekularne genetike na Medicinskom fakultetu Univerziteta u Virginiji, koji nije bio uključen u novo istraživanje.
"Na Y hromozomu su identificirani geni za koje se pokazalo da su potrebni za prevenciju raka i kardiovaskularnih bolesti", rekao je Walsh.
"Y hromozom predstavlja 'tamnu materiju' genoma", dodao je. “Ova nova analiza će nam omogućiti da bolje razumijemo regije Y hromozoma koje imaju regulatorne funkcije i mogu kodirati mRNA i proteine.”
Mnogi ljudi počinju gubiti svoj Y hromozom u nekim svojim ćelijama kako stare, posebno u onim koje se brzo mijenjaju, kao što su krvna zrnca.
Naučnici nikada nisu u potpunosti razumjeli zašto se to događa i kakav učinak može imati na zdravlje osobe, iako je ovaj fenomen u dva nedavna naučna rada povezan s povećanom težinom raka mokraćne bešike i većim rizikom od srčanih bolesti. Posjedovanje kompletne genetske reference Y hromozoma može pomoći naučnicima i doktorima da dalje istraže ovu potencijalnu vezu.
"Ovi radovi vjerovatno predstavljaju vrh ledenog brijega u smislu razumijevanja uloge Y hromozoma u bolestima povezanim sa godinama", rekao je Walsh, dodajući da bi gubitak Y hromozoma mogao djelomično objasniti kraći životni vijek muškaraca. (Muškarci žive oko šest godina manje od žena u zapadnim, industrijaliziranim zemljama, rekao je Walsh.)
„Međutim, postavlja se pitanje da li je gubitak Y hromozoma biomarker biološkog starenja ili gubitak Y hromozoma direktno utiče na zdravlje muškaraca“, rekao je. “Nedavna istraživanja pružaju snažne dokaze koji pokazuju da je učinak direktan.”
Y hromozom se neobično ponavlja
Y hromozom je bio posebno tvrd orah jer se neobično ponavlja.
Četiri slova ili građevni blokovi DNK - adenin (A), citozin (C), gvanin (G) i timin (T) - formiraju specifične parove koji se međusobno vežu 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 slova Y hromozoma - od 62,5 miliona - su ponavljajuće sekvence, koje se ponekad nazivaju satelitskom DNK ili junk DNK. Y hromozom također sadrži palindrome - nizove slova koji su isti unazad i naprijed, poput radara.
“Ne samo da je (Y hromozom) najmanji, već je i najkompleksniji tako da ima najveću količinu DNK koja se ponavlja, što je isto kao dijelovi DNK koji se ponavljaju više, mnogo, mnogo puta, ponekad u tandemu, a ponekad mogu se ispreplitati jedinstvenim sekvencama”, rekla je Čehova.
Ponavljajući DNK komplikuje stvari jer je prikupljanje podataka iz genetskog sekvenciranja pomalo poput pokušaja čitanja dugačke knjige izrezane na trake, prema Nacionalnom institutu za istraživanje ljudskog genoma.
„Ako su svi redovi u knjizi jedinstveni, lakše je odrediti redoslijed kojim redovi idu. Međutim, ako se ista rečenica ponovi hiljadama ili milionima puta, originalni redoslijed traka je daleko manje jasan“, navodi institut koji finansira T2T konzorcij, u saopćenju za javnost.
U slučaju Y hromozoma, kao da se istih nekoliko rečenica ponavlja za polovinu dužine knjige.
Istraživači su uspjeli postići potpuno očitavanje Y hromozoma, zahvaljujući novoj tehnologiji sekvenciranja "dugog čitanja" i računskim metodama koje su mogle upravljati ponavljajućim sekvencama i transformirati sirove podatke u upotrebljiv resurs.
Završeni Y hromozom dodaje više od 30 miliona parova baza - ponavljajućih sekvenci - ljudskom referentnom genomu.
Ranije ove godine, istraživači su sastavili "pangenom" koji uključuje DNK desetina ljudi sa gotovo svih kontinenata - u suštini ažurirajući ljudski genom kako bi ga učinio pravednijim i inkluzivnijim.
U pratećem istraživanju objavljenom u istom časopisu u srijedu, tim naučnika koji je sarađivao sakupio je Y hromozome od 43 muške osobe iz 21 svjetske populacije kako bi uhvatio genetske varijacije u Y hromozomu.
"Pojavljuje se istraživanja koja pokazuju da je ispravna funkcija gena Y hromozoma nevjerovatno važna za cjelokupno zdravlje muškaraca", rekao je Charles Lee, stariji autor pratećeg istraživačkog rada i profesor i direktor istraživanja u Jackson Laboratory for Genomic Medicine.
“Naša studija omogućava uključivanje punog Y hromozoma u sve buduće studije prilikom sekvenciranja muških genoma kako bi se razumjelo zdravlje i bolest.”
