Finalmente, un consorcio internacional de científicos ha publicado una secuencia completa del genoma humano. El nuevo genoma de referencia llena muchos vacíos que dejaron los borradores anteriores, especialmente en los centrómeros en el medio de los cromosomas y las duplicaciones a gran escala.
El trabajo se describe en una serie de artículos publicados el 1 de abril en Ciencia por el Consorcio Telomere-to-Telomere T2T. Varios investigadores de la Universidad de California, Davis contribuyeron a los estudios, incluida Megan Dennis, profesora asistente de bioquímica y medicina molecular en la Escuela de Medicina de UC Davis y el Instituto MIND,con los estudiantes graduados de Genética Integrativa y Genómica Daniela Soto y Colin Shew, así como con Charles Langley, profesor distinguido de evolución y ecología en la Facultad de Ciencias Biológicas de UC Davis junto con su hija Sasha Langley, científica del proyecto en UC Berkeley.
La secuencia del genoma humano original, publicada en 2001, omitió alrededor del ocho por ciento del ADN, dijo Dennis. Las áreas omitidas incluyeron duplicaciones casi idénticas que contenían genes funcionales, así como centrómeros y telómeros en el medio y en la punta decromosomas respectivamente Estas áreas contienen series largas de secuencias repetidas.
"Estas son regiones importantes pero difíciles de secuenciar", dijo Dennis.
Secuenciar un genoma es como dividir un libro en fragmentos de texto y luego tratar de reconstruir el libro juntándolos de nuevo. Los fragmentos de texto que contienen muchas palabras y frases comunes o repetidas serían más difíciles de poner en su lugar correcto.lugar que más piezas únicas de texto.
La tecnología de secuenciación de ADN anterior solo podía leer secuencias relativamente cortas.
"Un salto importante en la tecnología ha sido la secuenciación de lectura larga", dijo Dennis. Los secuenciadores de nueva generación pueden decodificar piezas mucho más largas, hasta un millón de pares de bases o "letras" de ADN. Eso significa que los fragmentos son mucho más grandesy más fácil de volver a ensamblar en la secuencia original.
"Es un cambio de juego", dijo Dennis.
Los investigadores de UC Davis contribuyeron al proyecto realizando parte de la secuenciación de lectura larga con máquinas en el Genome Center y analizando variantes y secuencias duplicadas.
El nuevo genoma de referencia proviene de una sola muestra humana, aunque no exactamente de una persona. El ADN proviene de una línea celular derivada de un grupo de células llamado mola hidatiforme. Estas se forman cuando un óvulo en el útero pierde su propio genoma peroes fertilizada por un espermatozoide. La célula resultante termina con dos copias idénticas de cada cromosoma, a diferencia de la mayoría de las células humanas, que tienen dos copias ligeramente diferentes. A pesar de su origen extraño, no hay nada que sugiera algo fuera de lo común con el genoma de la línea celular., dijo Dennis.
El esperma provino de una persona de ascendencia europea. Por el contrario, el genoma de referencia humano original se unió a partir de varias personas, creando algunos errores y artefactos.
Explorando el centrómero
Alrededor del 90 por ciento de la nueva secuencia en realidad proviene de los centrómeros de los cromosomas, dijo Langley. Estructuralmente distintas y que contienen largos tramos de ADN repetitivo, estas regiones son notoriamente difíciles de estudiar.
"Solíamos decir que advertirías a los jóvenes genetistas que no se aventuraran en el centrómero porque nunca saldrías", dijo Langley.
Pero en estos días los centrómeros son un tema candente en biología. Aquí es donde se une la maquinaria que separa los cromosomas apareados durante la meiosis formación de espermatozoides y óvulos, un paso fundamental en la herencia. Contiene grandes cantidades de heterocromatina, o áreasdonde el ADN y las proteínas parecen estar más condensados y compactos.
Los genetistas han sabido acerca de la heterocromatina, vista como manchas oscuras en los cromosomas, durante décadas. El pensamiento reciente sugiere que la heterocromatina juega un papel importante en cómo los genes se activan y desactivan al cambiar partes del ADN a una fase diferente del resto delcromosoma, como gotas de aceite en el agua. Esto crearía efectivamente compartimentos en el núcleo donde genes específicos podrían activarse o desactivarse.
Otro misterio de los centrómeros es cómo y por qué se forman consistentemente en el mismo lugar, porque no hay un código genético específico para que lo hagan. Están determinados "epigenéticamente", o fuera del genoma. Básicamente, sus centrómeros están dondeson porque ahí es donde estaban en el espermatozoide y el óvulo del que fuiste concebido.
Los Langley y sus coautores pudieron comparar las secuencias de centrómeros del nuevo genoma de referencia con otras secuencias publicadas, lo que proporcionó evidencia de que los centrómeros humanos, de hecho, pueden moverse un poco. Esto se ha encontrado en otras especies animales.
"Ahora podremos comprender mejor cómo suceden estas cosas", dijo Langley.
Aplicaciones
Tener la secuencia del genoma humano original ha sido una herramienta poderosa para el descubrimiento en las ciencias biomédicas durante los últimos 20 años. La nueva referencia ayudará a los investigadores a comprender mejor la variación, especialmente en aquellas áreas que antes no estaban bien cubiertas o con errores y artefactos.Dijo Dennis.
"Ya se está utilizando para volver a analizar los genomas recopilados por el Proyecto 1000 Genomas, descubriendo y verificando miles de nuevas variantes", dijo. El Proyecto 1000 Genomas es una colaboración internacional para crear un catálogo de variación genética humana.
Esas nuevas variantes genéticas confirmadas pueden, por ejemplo, asociarse con estados de enfermedad y resultados clínicos utilizando datos de secuenciación de pacientes, como individuos autistas, dijo Dennis.
El trabajo del Consorcio T2T está respaldado en parte por el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, los Institutos Nacionales de Salud y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. El consorcio incluye a 114 científicos en 33 instituciones y está codirigido por Adam Phillippy, NHGRIy Karen Miga, UC Santa Cruz.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de California - Davis. Original escrito por Andy Fell. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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