Era como un mapa de Nueva York al que le falta todo Manhattan. El genoma de referencia humano finalmente tiene todos los espacios en blanco llenos, y ver todo lo que nos perdimos la primera vez es repetitivo y esclarecedor.
"Nos estamos dando cuenta de que hay mucha variación humana por ahí", dice la genetista Rachel O'Neill, directora del Instituto de Genómica de Sistemas de la UConn. Y en un giro del destino contradictorio, la variación proviene en gran parte de larepite.
Una cantidad significativa de material genético humano resulta ser secciones largas y repetitivas que ocurren una y otra vez. Aunque cada ser humano tiene algunas repeticiones, no todos tienen el mismo número de ellas. Y la diferencia en el número de repeticiones es donde la mayoríade la variación genética humana se encuentra.
Esta idea, que las repeticiones son importantes, es uno de los muchos hallazgos significativos del proyecto Telómero-2-Telomero T2T, una colaboración mundial de instituciones que completaron las secciones faltantes del ensamblaje original del genoma humano.O'Neill es investigador principal de ese proyecto y autor de cuatro de los seis artículos de T2T que se publican en Ciencia el 31 de marzo.
"Se necesitó la invención de nuevos métodos de secuenciación de ADN y análisis computacional, y la dedicación de un notable equipo de científicos, para completar la lectura del 8% del genoma humano que era demasiado complejo y repetitivo en su estructura para serse resolvió hace 20 años. Valió la pena la espera: se revela una gran variedad de características arquitectónicas sorprendentes, con importantes consecuencias para comprender la evolución humana, la variación y la función biológica ", dice Francis Collins, asesor científico de la Casa Blanca y ex director de laInstitutos Nacionales de Salud.
Tan sorprendente como fue en ese momento, el Proyecto del Genoma Humano original dejó en blanco alrededor del 8% del genoma.
"Ese es el equivalente de un cromosoma completo en el ADN humano", dice O'Neill. Ese último 8% incluye numerosos genes y áreas repetitivas. La mayoría de las secuencias de ADN recién agregadas estaban cerca de los telómeros repetitivos extremos largos y posteriores de cadacromosoma y centrómeros secciones medias densas de cada cromosoma.
Los espacios en blanco fueron el resultado de la tecnología de "lectura corta" que utilizó el Proyecto del Genoma Humano. Era la única tecnología disponible para el mapeo del genoma hace 20 años, y solo podía leer el equivalente de unas pocas palabras del código genético enuna vez. Por ejemplo, imagine que una sección del genoma consistiera en la oración "Todo el trabajo y nada de juego hacen de Jack un niño aburrido", repetida nueve veces seguidas. La tecnología de lectura corta revelaría solo partes como "Todo el tiempo".trabajo", "Jack a", "hace a Jack", etc.nueve veces.
Sin embargo, el proyecto T2T tenía mejores herramientas. La nueva tecnología de ADN de lectura larga puede leer oraciones completas, incluso párrafos, a la vez. Por lo tanto, los investigadores pudieron ver grandes fragmentos, o incluso secciones completas, de repeticiones.
"Generar una secuencia verdaderamente sin interrupciones del genoma humano es un hito importante. Nos hubiera encantado haberlo hecho hace 20 años, pero la tecnología tenía que avanzar. Esta nueva referencia es una base verdaderamente sólida, sin grietas, sobre la cualpara comprender la biología humana. ¡No faltan piezas!", dice Bob Waterston, biólogo de la Universidad de Washington que trabajó en el Proyecto Genoma Humano original.
Muchos investigadores y aprendices al principio de su carrera jugaron un papel fundamental en el proyecto T2T. En UConn, Savannah Hoyt, Gabrielle Hartley y Patrick Grady en el laboratorio de Rachel O'Neill, y Luke Wojenski en el laboratorio de Leighton Core, estuvieron profundamente involucrados en el trabajoUna de sus principales contribuciones fue desarrollar un compendio de las repeticiones en el genoma y encontraron que las secciones repetitivas contenían elementos móviles, que son secciones capaces de saltar de una parte del genoma a la otra el ejemplo clásico son los genes saltadores que llevana cambios de color en los granos de maíz, como de rojo a blanco; virus; y nuevas repeticiones que nadie había identificado antes, incluidas algunas que portan genes. Algunas de las repeticiones gigantes con 10, 20 o 30 copias se repiteny contienen genes que podrían explicar gran parte de la diversidad humana. En la oración de ejemplo anterior, imagina que "Jack" es un gen. Una persona podría tener 5 copias de él. Otra podría tener 25.
El equipo de T2T vio por primera vez las secuencias completas de las partes centrales de cada cromosoma humano. Llamados centrómeros, unen los diferentes brazos de cada cromosoma en forma de X. El equipo de O'Neill descubrió que los centrómeros también contienen elementos móviles conocidoscomo nuevas repeticiones. Gran parte del ADN en el centrómero parece ser importante para mantener la información genética de una célula a través de las generaciones. Ya se sabe que los centrómeros desempeñan un papel en la replicación del ADN cuando las células se reproducen, y si cambian significativamente su posición en el cromosomapueden dar lugar a especies completamente nuevas. Las secuencias de centrómeros completas y sin espacios construidas por el proyecto T2T permitirán una comprensión mucho más matizada de los centrómeros humanos y lo que hacen. Los próximos pasos en la investigación genética humana pueden utilizar el ensamblaje completo del genoma T2T comoun punto de partida para identificar áreas interesantes de nuestro ADN.
"La próxima fase de investigación secuenciará los genomas de muchas personas diferentes para comprender completamente la diversidad humana, las enfermedades y nuestra relación con nuestros parientes más cercanos, los otros primates", dice O'Neill.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Connecticut. Original escrito por Kim Krieger. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
referencia de diario:
Citar esta página:
Visita Nuevo científico for more global science stories >>>