Primera secuencia completa del cromosoma Y humano
Un consorcio internacional de científicos ha rellenado las lagunas que quedaban en más de la mitad de la secuencia de ADN del cromosoma sexual masculino, con implicaciones para la fertilidad y la salud. Por su parte, otro equipo ha revelado su gran variabilidad tras analizar el de 43 varones de diferentes poblaciones del mundo.
El cromosoma Y humano (a la derecha de la imagen) es diminuto en comparación con su homólogo el cromosoma X, resultado de la pérdida constante de genes del Y a lo largo de la historia evolutiva. Sin embargo, también es muy importante para la salud humana. / Jason Drees / ASU
El ensamblaje y análisis del cromosoma Y humano, vinculado al sexo masculino y el último que faltaba por secuenciar por completo de los 24 que tenemos, se presenta esta semana en dos artículos de la revista Nature.
El Y es el último de los 24 cromosomas humanos en ser secuenciado completamente
Uno de los estudios está dirigido por el Consorcio Telómero a Telómero (T2T, financiado por el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano de los NIH de EE UU). Los autores presentan la nueva secuencia, que rellena lagunas en más del 50 % del cromosoma Y de referencia utilizado hasta ahora.
Este avance revela importantes características genómicas, con implicaciones para la fertilidad, como los factores que intervienen en la producción de esperma, y en enfermedades como el cáncer.
La muestra la ha aportado “un único individuo, al que nos dirigimos con el id HG002, que generosamente dio su consentimiento para las investigaciones”, explica a SINC una de las autoras y miembro del T2T, Monika Cechova, de la Universidad de California en Santa Cruz (EE UU).
“Anteriormente, se disponía de 57.264.655 pares de bases, ¡pero aproximadamente la mitad, es decir, 30.812.366, eran de secuencia desconocida! Así que en lugar de secuencias compuestas por cuatro letras A-C-G-T (adenina, citosina, guanina y timina), solo teníamos largos tramos sin concretar”, apunta la investigadora, que subraya: “Ahora tenemos 62.460.029 pares de bases y ningún hueco (aunque hay que tener en cuenta que el tamaño de los cromosomas Y varía de un individuo a otro)”.
Ahora tenemos 62.460.029 pares de bases del cromosoma Y humano y ningún hueco
Monika Cechova (UCSC)
Además de añadir más de 30 millones de pares de bases al cromosoma de referencia, se presentan estructuras completas de varias familias de genes e identifican 41 nuevos codificadores de proteínas. Los resultados también corrigen suposiciones sobre el microbioma, revelando secuencias del cromosoma Y humano previamente desconocidas que se habían asignado erróneamente como bacterianas.
Completar el cromosoma más desconocido
Cuando la comunidad científica completó la primera secuencia del genoma humano hace 20 años, quedaron lagunas en las secuencias de los 24 cromosomas. Pero a diferencia de los pequeños vacíos esparcidos por el resto de la secuencia del genoma –completadas por el consorcio T2T el año pasado–, más de la mitad de la secuencia del cromosoma Y seguía siendo un misterio.
Modernas técnicas de secuenciación han permitido superar el reto del cromosoma Y: es inusualmente repetitivo
Todos los cromosomas tienen algunas regiones repetitivas, pero el Y es inusualmente repetitivo, lo que hace que su secuencia fuera muy difícil de completar. Ensamblar los datos de secuenciación es como intentar leer un libro largo cortado en tiras. Si todas las líneas del libro son únicas y diferentes, es más fácil determinar el orden en que van, pero si la misma frase se repite miles o millones de veces, el orden original de las tiras es mucho menos claro.
Aunque todos los cromosomas humanos contienen repeticiones, unos 30 millones de letras del cromosoma Y son secuencias repetitivas. Es como si se repitieran las mismas frases durante la mitad de la longitud del libro. Para abordar este reto, el consorcio T2T aplicó nuevas tecnologías de secuenciación de ADN y métodos avanzados de ensamblaje de secuencias.
“La mayor sorpresa fue lo organizadas que están las repeticiones”, afirma el doctor Adam Phillippy, investigador principal del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano y líder del consorcio.
“No sabíamos qué formaba exactamente la secuencia que faltaba –reconoce–. Podría haber sido muy caótica, pero en lugar de eso, casi la mitad del cromosoma está formado por bloques alternos de dos secuencias repetitivas específicas conocidas como ADN satélite. Forma un hermoso patrón similar a una colcha”.
Conocer genes implicados en la fertilidad
La secuencia completa del cromosoma Y también muestra características importantes de regiones de interés médico, como el llamado ‘factor de azoospermia’, un tramo de ADN que contiene varios genes que intervienen en la producción de esperma. El nuevo trabajo aporta, por tanto, nuevos conocimientos en el campo de la fertilidad humana.
“Los cromosomas Y han sido ignorados o descartados durante años”, afirma la coautora Melissa Wilson, genetista de la Universidad Estatal de Arizona (EE UU), “y a pesar de desempeñar papeles críticos en el desarrollo de los testículos, hay todo otro mundo que tenemos que explorar en relación con su implicación en la salud humana”.
Por su parte, Phillippy añade: “Cuando se encuentra una variación que no se había visto antes, la esperanza es siempre que esas variantes genómicas sean importantes para comprender la salud humana. Las variantes genómicas médicamente relevantes pueden ayudarnos a diseñar mejores diagnósticos en el futuro”.
Cuando se encuentra una variación que no se había visto antes, la esperanza es siempre que esas variantes genómicas sean importantes para comprender la salud humana
Adam Phillippy (T2T/NHGRI)
Diversidad global del cromosoma Y
En el otro artículo publicado en Nature, liderado por el investigador Charles Lee del Laboratorio Jackson de Medicina Genómica (también en EE UU), se presentan las secuencias de 43 cromosomas Y humanos diversos, que representan a 21 poblaciones mundiales diferentes.
