Prošle godine, naučnici su obznanili najkompletniju neprekinutu sekvencu ljudskog genoma ikada, ali joj je nedostajao jedan delić: Y hromozom. Sada je najmanji član porodice ljudskih hromozoma u potpunosti sekvenciran, kompletirajući zagonetku za koju su bile potrebne tri decenije da bude rešena. Rezultat je sveobuhvatni ljudski referentni genom, koji bi mogao da sadrži tajne o muškoj plodnosti.
„Sada kada imamo ovu 100 odsto kompletnu sekvencu Y hromozoma, možemo da identifikujemo i istražimo brojne genetske varijacije koje bi mogle da utiču na ljudske osobine i bolesti na načine koji nam ranije nisu bili dostupni,“ kaže Dilan Tejlor, genetičar sa Univerziteta Džons Hopkins i jedan od autora studije. Y hromozom sadrži mnogo sekvenci koje se ponavljaju, uključujući nekoliko dugih palindroma, koje su ga do sada činile uglavnom „nečitljivim“. Predvođen genomičarem Arangom Rijeom iz američkog Nacionalnog instituta za istraživanje ljudskog genoma, konzorcijum koji je prikladno nazvan Telomer-po-Telomer koristio je napredne tehnike sekvenciranja i nove bioinformatičke algoritme kako bi spojio dugačke delove DNK, najzad mapirajući Y hromozom u potpunosti.
„Znali smo da smo do sada imali nepotpunu sliku,“ kaže računarski biolog sa Univerziteta Džons Hopkins Radživ Mekoj, iznoseći nešto što bi se moglo nazvati blagim potcenjivanjem, s obzirom da je prethodnom nacrtu Y hromozoma nedostajalo više od polovine njegovih baznih parova. Te praznine, od kojih su mnoge obuhvatale gene koji se odnose na proizvodnju sperme, dovele su do raznih vrsta netačnih pretpostavki koje su načinjene u drugim studijama. Za neke ranije nepoznate ljudske Y sekvence se, na primer, pogrešno smatralo da su tragovi bakterijske DNK koji su kontaminirali uzorke. „Ali sada po prvi put možemo da vidimo ceo genom s kraja na kraj,“ kaže Mekoj.
Tim je dopunio više od 30 miliona ‘slova’ u DNK sekvenci kako bi sastavio Y hromozom u celosti – čitavih 62.460.029 baznih parova. Takođe su ispravili višestruke greške u prethodno sekvenciranim delovima i otkrili 41 novi gen koji kodira proteine. „Najveće iznenađenje je bilo koliko su reprize organizovane,“ kaže Adam Filipi, kompjuterski naučnik sa američkog Nacionalnog instituta za istraživanje ljudskog genoma. „Skoro polovina hromozoma je napravljena od naizmeničnih blokova dve specifične ponavljajuće sekvence poznate kao satelitska DNK. Oni prave prelepu šaru nalik na jorgan.“
U drugoj studiji koju je predvodio genetičar sa Univerziteta u Vašingtonu Pile Halast, istraživači su otišli korak dalje, koristeći referentnu sekvencu za sastavljanje ljudskih Y hromozoma od 43 muške osobe, od kojih je polovina predstavljala afričke linije. 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 baznih parova u dužini. Postojale su i upadljive strukturne razlike: precizne sekvence gena su bile očuvane (tako da su i dalje kodirale prave proteine), ali su ponegde veći delovi DNK bili preokrenuti, tj. orijentisani u suprotnom smeru duž Y hromozoma.
„Kada pronađete varijaciju koju ranije niste videli, uvek se nadate da će te genomičke varijante biti važne za razumevanje ljudskog zdravlja,“ kaže Filipi. Nedavno su geni na Y hromozomu bili prepoznati kao uzročnici agresivnih oblika uobičajenih karcinoma kod muškaraca, dok je gubitak Y hromozoma doveden u vezu sa širenjem karcinoma bešike. Ali ne znamo šta smo još prevideli. Nova era personalizovane medicine je na obzorju ukoliko tehnologije sekvenciranja nastave da napreduju tako da se celi genomi, a ne samo odabrani delovi, mogu jeftino sekvencirati.
Ali sekvenciranje genoma moglo bi da pogorša disparitete u zdravstvu ako se ne reše istorijske nepravde i manjak diverziteta u istraživačkim projektima. „Konačno, kada kompletno, tačno i neprekinuto sastavljanje diploidnih ljudskih genoma postane rutinsko, očekujemo da će ‘referentni genomi’ postati poznati prosto kao ‘genomi’,“ zaključuju istraživači.
(ScienceAlert-ZTP, foto: Shutterstock)
