Completarea genomului uman de referință: secvența completă a cromozomului 8 a fost identificată
Întreaga structură a cromozomului 8 a fost descifrată, rezultatele fiind publicate în Nature. Raportul completează cu 3 milioane de baze azotate structura genomică de referință existentă pentru cromozomul 8, întreaga sa secvență constând în 146.259.671 de baze azotate. Studiul a identificat secvența a cinci gap-uri importante, nedescifrate anterior, prezente la nivelul centromerului cromozomului 8, a clusterului genic al beta-defensinei, care este relevant pentru riscul de apariție a unor boli, o regiune care funcționează ca un neocentromer, ambele regiuni telomerice. Aceasta este prima structură lineară realizată pentru un cromozom uman autozomal. Secvența nucleotidică completă a cromozomului 8 oferă o serie de informații cu privire la evoluția și biologia umană, însă pentru a obține datele complete, este necesară descifrarea structurii liniare a tuturor cromozomilor.
De la realizarea secvențierii genomului uman în urmă cu 20 de ani, structura liniară a cromozomilor a rămas incompletă, din cauza regiunilor extinse de repetiții identice de la nivelul centromerilor, regiunilor de duplicare segmentară și brațelor scurte ale cromozomilor acrocentrici. Prezența benzilor de peste 100 kb de repetiții înalt identice, care sunt la rândul lor polimorfe din punctul de vedere al numărului de copii, a determinat persistența acestor regiuni ca lacune în structura liniară a cromozomilor. Secvențierea completă a cromozomilor umani a fost imposibilă până de curând, deoarece metodele existente nu permiteau studiul zonelor extinse de duplicații și repetiții identice. Realizarea unei structuri complete din citiri ale unor secvențe scurte de ADN ar fi fost dificilă. Consecința lipsei informațiilor complete despre aceste componente cromozomiale a fost reprezentată de limitarea înțelegerii variației genetice umane și a evoluției.
Descifrarea structurii liniare complete a unui cromozom a fost posibilă datorită dezvoltării tehnologiilor care pot citi secvențe ADN lungi, precum și cu ajutorul obținerii ADN-ului nativ, izolat de la nivelul molei hidatiforme (o formațiune care evoluează la nivelul uterului, în urma fuzionării dintre un spermatozoid și un ovul lipsit de conținut genetic, rezultând astfel o masă tumorală cu amprentă genetică anormală).
Conținutul și aranjamentul ADN-ului cromozomului 8 reprezintă interes pentru evoluția umană, unele boli imune și de dezvoltare. Studiile anterioare au indicat că unele regiuni ale cromozomului 8 sunt importante atât pentru funcționarea normală a creierului, cât și pentru unele variații de dezvoltare, precum dimensiunea mică a extremității cefalice sau diferențele faciale sau craniene. Mutații ale cromozomului 8 sunt implicate în unele defecte cardiace, anumite forme de cancer, sindroame de îmbătrânire prematură, tulburări ale răspunsului imun, precum cele din psoriazis sau boala Crohn.
În plus față de identificarea structurii liniare a cromozomului 8, studiul a descris și regiunile cromozomiale care cuprind unele dintre cele mai mari variații ale numărului de copii la om, unitățile repetitive fiind de 53-326 de copii. Cromozomul 8 cuprinde o regiune cu evoluție rapidă, unde rata mutațiilor este accelerată la oameni, spre deosebire de alte părți ale genomului uman.
O zonă particulară investigată în cadrul proiectului a fost reprezentată de centromerul cromozomului 8, iar pe baza datelor obținute, a fost începută descifrarea evoluției istorice a acestui centromer. Au fost realizate schițe de calitate care asamblează centromerii cromozomului 8 de la primate (cimpanzeu, urangutan și macac). La nivel molecular, centromerul cromozomului 8 are o structură stratificată, simetrică, care reflectă evoluția, părțile cele mai vechi fiind la periferie, fiind deplasate de noile structuri care ocupă mijlocul centromerului.
Secvențierea completă a cromozomului 8 oferă informații care ar putea contribui la înțelegerea factorilor care predispun anumite părți ale acestui cromozom la apariția microdelețiilor care par a fi implicate în unele întârzieri de dezvoltare, în malformații cardiace și ale creierului și în tulburări autoimune. Descifrarea structurii nucleotidice a cromozomului 8 în totalitate oferă informații importante, dar, în lipsa identificării secvenței liniare a celorlalți cromozomi, tabloul este încă incomplet. Echipa de cercetători care a realizat descifrarea structurii liniare a cromozomului 8 lucrează la dezvoltarea unor noi metode de secvențiere a ADN-ului și de analiză a trendurilor mutaționale care sunt relevante pentru studiul evoluției primatelor și bolilor neurologice.
Citește și:
- Prima secvențiere completă a cromozomului X deschide o nouă etapă în cercetarea genomică
- Arhiva genomului uman din România – platforma care va integra și gestiona datele genomice, transcriptomice și proteomice generate la nivelul României
- #DecodămCancerul. De la descifrarea genomului uman la descifrarea genomului cancerului: răspunsurile și provocările pe care medicina genomică le aduce în oncologie