Исследование в 183 тысячи лет: как секвенировали последнюю часть генома человека

В 2022 году ученые представили наиболее полную последовательность человеческого генома без пробелов из когда-либо созданных. Но в ней не хватало одного маленького кусочка: Y-хромосомы. Теперь самый маленький член семейства хромосом человека полностью секвенирован.

Проблема предыдущих исследований генома человека, как объяснили ученые в журнале Nature, заключается в пробелах, многие из которых касались генов, связанных с выработкой спермы. Это привело к появлению неверных предположений. Например, некоторые ранее неизвестные последовательности ошибочно считались следами образцов бактериальной ДНК. Но теперь ученым удалось увидеть весь геном от начала до конца.

Чтобы сделать это, специалисты по геномике из Национального института исследований генома человека США «сшили» вместе длинные участки ДНК. Помогли им в этом передовые методы секвенирования и недавно разработанные биоинформационные алгоритмы. В результате команда полностью собрала Y-хромосому — все 62 460 029 пар оснований. Они также исправили многочисленные ошибки в ранее секвенированных секциях и обнаружили 41 новый ген, кодирующий белок.

Но, как будто этого было мало, генетик Пилле Халласт из Лаборатории Джексона провела еще одно исследование. Она вместе с коллегами использовала эталонную последовательность для сборки человеческих Y-хромосом от 43 мужчин (половина из них представляла африканские линии). Вместе эти собрания охватили 183 тысячи лет эволюции человека и выявили несколько удивительных вариаций в Y-хромосоме.

Что узнали ученые и почему это важно

Во-первых, выяснилось, что Y-хромосомы имели совершенно разные размеры: от 45,2 до 84,9 миллиона пар оснований в длину. Во-вторых, обнаружились поразительные структурные различия: точные последовательности генов были сохранены (поэтому они по-прежнему кодировали правильные белки), но иногда более крупные участки ДНК переворачивались, ориентируясь в противоположном направлении вдоль Y-хромосомы.

По словам исследователей, в любом случае, когда обнаруживаются новые вариации, появляется надежда на то, что эти геномные варианты будут важны для понимания здоровья человека.

Ученые изучают хромосомы больше 130 лет, но части этих сложных структур все еще малоизучены. А исследователи постоянно находят новые повороты. Например, пару лет назад они даже впервые «взвесили» хромосому человека. Оказалось, что она примерно в 20 раз тяжелее, чем предполагалось до этого.