Offerta di sequenze di cromosomi Y completate Guarda la struttura ripetuta, la variazione

NEW YORK – Mentre un gruppo di ricerca presenta i risultati di una versione completa e appena assemblata del cromosoma Y ricco di ripetizioni, un altro gruppo ha iniziato a calcolare la variazione strutturale e genomica che esiste attraverso il cromosoma sessuale da un individuo all’altro.

Per il primo degli studi, pubblicato mercoledì su Nature, i membri del consorzio Telomere-to-Telomere (T2T) si sono rivolti a una combinazione di letture lunghe HiFi di Pacific Biosciences, letture ultralunghe di Oxford Nanopore, letture brevi di Illumina, Strand-seq, advanced approcci di assemblaggio, assemblaggio manuale e metodi bioinformatici per mettere insieme un assemblaggio del cromosoma Y senza gap che copre quasi 62,5 milioni di paia di basi.

"Il cromosoma Y svolge un ruolo fondamentale nello sviluppo sessuale e nella fertilità, ma è anche uno dei cromosomi più ripetitivi e difficili da sequenziare del genoma", ha spiegato Adam Phillippy, autore senior e corrispondente, ricercatore NHGRI e leader del consorzio T2T. un'email. "Per questo motivo è stato l'ultimo dei 24 cromosomi umani ad essere letto completamente ed è stato spesso trascurato nei precedenti studi genomici."

Quando il team ha annotato la sequenza con l'aiuto dei dati sulla sequenza delle isoforme di RNA sui linfociti B e sulle cellule staminali pluripotenti indotte, insieme ai dati pubblicati sull'espressione genetica che rappresentavano diversi tipi di dati, ha trovato 30 milioni di basi di sequenze e 41 geni codificanti proteine ​​non previste. segnalato in passato. Insieme, i nuovi dati costituivano più della metà della sequenza totale del minuscolo cromosoma.

Lungo il percorso, i ricercatori hanno rintracciato circuiti regolatori e riarrangiamenti non apprezzati sul cromosoma sessuale, evidenziando alterazioni legate all’infertilità maschile e ad altre condizioni.

"La mappatura di queste regioni del genoma precedentemente sconosciute è solo il primo passo di un lungo viaggio verso la comprensione del suo funzionamento", ha aggiunto, sottolineando che le sequenze del cromosoma Y appena completate "saranno di grande interesse per i ricercatori che studiano lo sviluppo sessuale, la fertilità, la genealogia". , alcuni tipi di cancro, l'evoluzione, [eccetera], che hanno tutti collegamenti affascinanti con la Y."

Il cromosoma Y è stato tradizionalmente difficile da sequenziare e assemblare completamente, poiché contiene ripetizioni dilaganti che vanno da sequenze palindromiche che leggono lo stesso all'indietro o in avanti a sequenze di DNA satellite altamente ripetitive che abbracciano ampi tratti di sequenza non codificanti.

Sebbene sia meglio conosciuto per il suo contributo allo sviluppo maschile e alla fertilità, il cromosoma è stato implicato anche in altri tratti e condizioni, mentre studi precedenti suggeriscono che lo sviluppo sessuale dipende dai contributi genetici di altre parti del genoma.

L’ultimo lavoro integra gli sforzi precedenti di T2T per colmare le lacune cromosomiche umane utilizzando dati generati per una mola idatiforme priva di cromosoma Y – lavoro riportato su Science nel 2022.

Tra le informazioni già ottenute dal cromosoma Y completato, i ricercatori hanno indicato delezioni palindromiche legate alle ripetizioni che sembrano coincidere con l’azoospermia, una forma di infertilità maschile caratterizzata da eiaculato privo di sperma.

"La regione del fattore azoospermia sul cromosoma Y contiene un numero insolito di questi palindromi", ha detto Phillippy, sottolineando che tali strutture "sono tipicamente instabili, ma sembra che la selezione naturale le favorisca sui cromosomi sessuali".

Il team ha anche rintracciato un “gene array” multigene per il gene TSPY correlato alla produzione di sperma, che era presente in circa 10-40 copie in diversi portatori del cromosoma Y, contribuendo potenzialmente a potenziare l’espressione del gene durante il processo di spermatogenesi.

La nuova sequenza di riferimento del cromosoma Y indica inoltre una variazione da persona a persona nella posizione di un gene noto come TSPY2, che si presenta in una delle due posizioni distinte a seconda del profilo individuale a causa dello scambio di sequenze tra regioni ripetitive sul cromosoma Y. .

In un articolo correlato su Nature, i membri dello Human Genome Structural Variation Consortium si sono rivolti al sequenziamento a lunga lettura, a Strand-seq, alla mappatura ottica di Bionano Genomics e ad altri approcci per confrontare le sequenze del cromosoma Y di 43 individui diversi, portando alla luce una sovrarappresentazione di grandi inversioni e tassi di mutazione distinti in sequenze specifiche del maschio, tra le altre variazioni ricorrenti.