Ученые расшифровывают Y-хромосому, ключ к развитию мужчин

Scientists decode Y-chromosome, key to male development.

Международная исследовательская группа достигла первой полной последовательности человеческого Y-хромосомы, которая тесно связана с развитием мужчин.

Это последняя из человеческих хромосом, которая была полностью секвенирована, усилия, которые могут пролить свет на все, от плодовитости до заболеваний.

Работой руководила консорциум Telomere-to-Telomere (T2T), который является командой исследователей, финансируемой Национальным институтом исследований генома человека (NHGRI) в Бетезде, Мэриленд, частью Национальных институтов здравоохранения США.

Новая последовательность заполняет пробелы на более чем 50% длины Y-хромосомы.

Исследование, опубликованное 23 августа в журнале Nature, раскрыло важные геномные особенности, включая факторы в производстве сперматозоидов.

Хотя и X-, и Y-хромосомы играют центральную роль в половом развитии, вовлеченные в этот процесс факторы распределены по всему геному и очень сложны, согласно исследованию.

Другие недавние исследования показали, что гены на Y-хромосоме вносят вклад в другие аспекты биологии человека, включая риск онкологических заболеваний.

Исследователи завершили первую последовательность генома человека 20 лет назад, но существовали пробелы в последовательностях всех 24 хромосом. В то время как у некоторых были только небольшие пробелы, более половины последовательности Y-хромосомы было неизвестно.

Y-хромосома необычайно повторяющаяся, что сделало ее последовательность особенно сложной для завершения.

Авторы исследования объяснили сложность примером чтения книги. Если строки в книге все уникальны, то собрать длинные полосы текста, чтобы создать книгу, проще. Если строки повторяются тысячи или миллионы раз, трудно определить, что должно быть порядком.

Около 30 миллионов букв Y-хромосомы являются повторяющимися последовательностями.

Консорциум T2T применил новые технологии секвенирования ДНК и методы сборки последовательностей, а также знания, полученные при создании первых беспробельных последовательностей для других 23 хромосом человека, чтобы решить эту загадку.

“Самым большим сюрпризом было то, насколько организованы повторы”, – сказал Адам Филлиппи, старший исследователь НИГРИ и лидер консорциума.

“Мы не знали, что именно составляет пропущенную последовательность. Это могло быть очень хаотичным, но вместо этого почти половина хромосомы состоит из чередующихся блоков двух конкретных повторяющихся последовательностей, известных как спутниковая ДНК. Это создает красивый узор, похожий на квилт”, – сказал он в пресс-релизе НИГРИ.

Исследование раскрыло информацию о регионе фактора азооспермии, который представляет собой участок ДНК, содержащий несколько генов, известных своим участием в производстве сперматозоидов.

Исследователи смогли изучить структуру набора инвертированных повторений или “палиндромов” в этом регионе.

“Эта структура очень важна, потому что иногда эти палиндромы могут создавать петли ДНК”, – сказал первый автор исследования Аранг Ри, научный сотрудник НИГРИ. “Иногда эти петли случайно обрываются и создают удаления в геноме”.

Удаления в этом регионе известны своей способностью нарушать производство сперматозоидов, и это может влиять на плодовитость. Теперь, с полной последовательностью Y-хромосомы, исследователи могут более точно анализировать эти удаления и их влияние на производство сперматозоидов.

Согласно исследованию, в других областях с потенциальной медицинской значимостью находятся повторяющиеся гены. В то время как у большинства генов в геноме человека есть две копии, одна унаследована от каждого родителя, некоторые гены имеют множество копий, которые повторяются вдоль участка ДНК, иногда называемого “геновым массивом”.

Исследователи сфокусировались на гене TSPY, считающемся участвующим в производстве сперматозоидов. Копии TSPY организованы во втором по величине геновом массиве в геноме человека, согласно исследованию. Исследователи обнаружили, что у разных людей содержится от 10 до 40 копий TSPY.

“Когда вы находите вариацию, которой раньше не видели, всегда надежда заключается в том, что эти геномные варианты будут важны для понимания человеческого здоровья”, – сказал Филлиппи. “Медицински значимые геномные варианты могут помочь нам разработать лучшие диагностические методы в будущем”.

Дополнительная информация

Фонд заботы об урологии предлагает больше информации о мужской бесплодии.

ИСТОЧНИК: Национальный институт геномного исследования НИХ, пресс-релиз от 23 августа 2023 года

СЛАЙДШОУ