Araştırmacılar ilk kez Y kromozomunu tam olarak sıraladı

Ulusal İnsan Genomu Araştırma Enstitüsü (NHGRI) liderliğindeki Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ve diğer birçok kuruluştaki araştırmacılardan oluşan bir ekip, Y kromozomunun (bir bölge) tam DNA dizisini okumak için gelişmiş sıralama teknolojilerini kullandı. Tipik olarak erkek üreme gelişimini yönlendiren genomun. Nature'da yayınlanan bir çalışmanın sonuçları, bu ilerlemenin kromozom için DNA dizileme doğruluğunu artırdığını, bunun da belirli genetik bozuklukların tanımlanmasına ve potansiyel olarak diğerlerinin genetik köklerinin ortaya çıkarılmasına yardımcı olabileceğini gösteriyor.

DNA dizilimi, genetik materyali bir genomun başından sonuna kadar okumak kadar basit değildir. DNA, hücrelerden çıkarıldığında parçalanır; ayrıca en iyi sıralama ekipmanı bile bir seferde yalnızca nispeten küçük DNA parçalarını işleyebilir. Bu nedenle araştırmacılar ve klinisyenler, sıralı kod parçalarını bir bulmaca gibi doğru sırayla bir araya getirmek için özel yazılımlara güveniyorlar.

Bir referans genomu, yapboz kutularının ön yüzündeki resimlere benzer şekilde, kılavuz görevi gören, ayrı ve halihazırda bir araya getirilmiş bir genomdur. Ve türümüzün genetik kodunun %99,9'u paylaşıldığı için herhangi bir insan genomu bir referansla yakından eşleşecektir.

Geçtiğimiz yıl, NIST gibi düzinelerce kuruluştan uzmanlardan oluşan Telomer-Telomer (T2T) konsorsiyumundan bir ekip, daha önce şifresi çözülemeyen bölgeleri kırmak için yeni sıralama teknolojilerini kullanarak o zamanın en eksiksiz referans genomunu üretti. Ancak bu çalışmada kullanılan hücreler, en şaşırtıcı olanı olan Y kromozomunu içermiyordu.

NIST'in Şişedeki Genom (GIAB) konsorsiyumuna liderlik eden çalışmanın ortak yazarı Justin Zook, "Kromozomların tümü çok tekrarlayan DNA bölümleri içerir, ancak Y kromozomunun yarısından fazlası böyledir" dedi. "Bulmaca benzetmesini kullanırsanız, Y kromozomunun büyük bir kısmı, tüm parçaların gerçekten benzer göründüğü arka planlara benziyor."

Bu yeni çabayla T2T sıfırdan başlayamıyordu çünkü GIAB zaten işleri yoluna koymuştu.

GIAB'ın misyonu, sıralama teknolojilerini veya yöntemlerini değerlendirmek için kullanılabilecek test materyalleri veya kıyaslamalar üretmektir. Malzemelerin kendisi, belirli bir sıralama yönteminin sonuçlarını kontrol etmek için bir cevap anahtarı görevi görebilecek belirli genlerin son derece doğru okumalarıdır.

NIST, kendi kriterlerini oluşturmak için çeşitli bireysel insan genomlarını titizlikle analiz etti. GIAB henüz spesifik olarak Y kromozomu için bir kıyaslama oluşturmamış olsa da konsorsiyum bir genomu kapsamlı bir şekilde inceleyerek yeni çalışmadan önce en geniş Y kromozomu verisi koleksiyonunu topladı.

Bu veriler, analizlerini en iyi anlaşılan GIAB Y kromozomuna odaklayan yeni çalışmanın yazarları için bir başlangıç ​​noktası görevi gördü. Örneği, DNA parçasını bulmaca parçalarını daha büyük hale getiren ve dolayısıyla birleştirilmesini daha kolay hale getiren en son teknolojilerin (yüksek doğruluk ve nano gözenek dizilimi) bir kombinasyonu ile incelediler.

Bir makine öğrenimi analiz aracı ve diğer gelişmiş programlardan oluşan bir yelpaze, ekibin kromozomun parçalarını tanımlamasına ve bir araya getirmesine yardımcı oldu. 62 milyondan fazla genetik kod harfinin ardından, yazarlar GIAB Y kromozomunu önden arkaya doğru yazmışlardı.

Araştırmacılar, T2T-Y adı verilen tam Y kromozom dizisini, en yaygın olarak kullanılan referans genomun eksik kod parçalarıyla dolu Y kromozom parçalarıyla karşılaştırdı. Her ikisini de 1.200'den fazla ayrı genomdan oluşan farklı bir grubun dizilenmesi için kılavuz olarak kullanarak, T2T-Y'nin sonuçları büyük ölçüde iyileştirdiğini buldular.

T2T-Y, grubun önceki referans genomu T2T-CHM13 ile, Y kromozomuna sahip nüfusun yarısı için dünyanın ilk tam genomunu temsil ediyor.

En yeni ekleme, Y kromozomundaki genlerle ilgili bilinen birkaç durumun tanımlanmasında ve teşhis edilmesinde faydalı olabilir. Ancak yeni referansın yeni genlere ve onların işlevlerine ışık tutma potansiyeli de var.

Zook, "Kesinlikle doğurganlığın bazı yönleri ve Y kromozomundaki genlerle bağlantılı bazı genetik bozukluklar var" dedi. "Fakat bu noktaya kadar analiz etmek çok zor olduğundan Y kromozomunun ne kadar önemli olduğunu henüz bilmiyor olabiliriz."

NIST'te Zook ve GIAB araştırmacı arkadaşları, yeni referans materyalinin potansiyel etkisini gerçeğe dönüştürmeye yardımcı olmak için T2T tarafından bir araya getirilen X ve Y kromozomlarına dayanan yeni bir kıyaslama geliştirdiler.