Los científicos secuencian el cromosoma Y del ADN humano
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| Hasta hace poco, aproximadamente la mitad del cromosoma Y humano faltaba en el genoma de referencia. Ahora, los científicos han secuenciado este cromosoma de un extremo a otro. Fuente: Institución Nacional de Investigación del Genoma Humano |
24 agosto 2023.- Hace más de 20 años se secuenció por primera vez el genoma humano . Si bien la primera versión estaba llena de “agujeros” que representaban secuencias de ADN faltantes, el genoma se ha ido mejorando gradualmente en sucesivas rondas . Cada uno de ellos ha aumentado la calidad del genoma y, al hacerlo, ha resuelto la mayoría de los espacios en blanco que nos impedían tener una lectura completa de nuestro material genético.
La dificultad fundamental que enfrentaron los investigadores al leer el genoma de un extremo a otro es la enorme cantidad de secuencias repetidas que lo pueblan. Los aproximadamente 20.000 genes que tenemos los humanos ocupan apenas el 2% de todo el genoma. El 98% restante se compone esencialmente de estas familias de secuencias repetidas, elementos móviles conocidos como transposones y retrotransposones y, en menor medida, pero funcionalmente importante, secuencias reguladoras de la expresión génica. Estos funcionan como interruptores que determinan cuándo y dónde se activan y desactivan los genes.
En marzo de 2022 se publicó una importante revisión del genoma en la revista Science . Un consorcio internacional de investigadores conocido como “T2T” (telómero a telómero, que son los extremos de los cromosomas) utilizó una novedosa estrategia basada en un tipo de célula (CHM13) que retiene sólo una copia de cada cromosoma.
Combinado con las últimas técnicas de secuenciación de ADN, los investigadores lograron añadir unos 200 millones de letras al genoma humano, resolviendo la mayoría de los agujeros en los cromosomas 1 a 22. El único que quedó fuera fue el más pequeño de todos los cromosomas que tenemos los humanos: el Y. Es un cromosoma exclusivamente masculino y también el más complejo, con secuencias repetidas de todo tipo.
El cromosoma Y, por fin completo
Cada uno de nosotros tiene 46 cromosomas en nuestras células, dispuestos en pares. En realidad, hay 23 pares de cromosomas, 22 pares de cromosomas autosómicos (1 a 22) y un par de cromosomas sexuales (que pueden ser X o Y).
De cada par de cromosomas heredamos uno de nuestro padre y otro de nuestra madre. La mayoría de las mujeres tienen la configuración cromosómica 46XX: el último par de cromosomas, el 23, está formado por dos copias del cromosoma X. La mayoría de los hombres tienen la configuración cromosómica 46XY, lo que significa que el par de cromosomas sexuales consta de un cromosoma X y un cromosoma Y.
El cromosoma Y, presente sólo en los hombres, contiene los genes responsables del desarrollo de los órganos sexuales masculinos, en particular el gen maestro SRY , que desencadena una cascada de eventos que finalmente convierte una gónada inicial indiferenciada en los testículos, donde se producen los espermatozoides. En ausencia del gen SRY (como en las mujeres 46XX), esta gónada primordial eventualmente se convierte en los ovarios, donde se producen los óvulos.
El consorcio T2T resolvió los problemas técnicos que impedían completar la secuencia del cromosoma Y y, al hacerlo, descubrió 40 genes codificadores de proteínas hasta ahora desconocidos. Como detalla un artículo de la revista Nature , esto añade 30 millones de letras más a la longitud del genoma humano total, que ahora contaría con 3.230 millones de letras. Los autores del estudio han puesto a disposición de toda la comunidad investigadora el nuevo genoma de referencia, denominado T2T-CHM13+Y.
Además de la secuencia completa del cromosoma Y, Nature ha publicado un segundo estudio sobre las secuencias de 43 cromosomas Y derivados de humanos que vivieron durante los últimos 183.000 años. Su análisis revela una gran diversidad tanto en el tamaño como en la estructura de este cromosoma Y a lo largo de la evolución. Los investigadores han detectado, entre otras cosas, grandes inversiones de secuencia: fragmentos de ADN que se voltean y se insertan al revés.
Que sepamos más sobre el cromosoma Y es una gran noticia. Hace apenas un año vimos otro avance científico que correlacionaba la pérdida común del cromosoma Y en muchas células con una esperanza de vida más corta para los hombres en comparación con las mujeres . Y está claro que en los genes se esconde información mucho más valiosa.
La iniciativa pangenoma
Estos dos nuevos estudios aumentan significativamente nuestro conocimiento del ADN humano, resolviendo lo que aún tenemos que descubrir sobre el cromosoma más pequeño pero más complejo de nuestro genoma. Vienen inmediatamente después de la iniciativa pangenoma , que tiene como objetivo capturar la variabilidad genética que existe entre los seres humanos. Si bien todos compartimos gran parte de nuestro genoma, nos diferenciamos aproximadamente en un 0,1%. Esto corresponde a una diferencia de más de 3 millones de pares de letras entre dos individuos cualesquiera.
Con la iniciativa pangenoma, ya no tendremos un único genoma de referencia, sino cientos que ilustrarán de forma más fiable nuestras similitudes y diferencias genéticas. Entre otras cosas, esto debería ayudarnos a detectar más fácilmente mutaciones genéticas asociadas con miles de enfermedades congénitas.
Fuente: Lluís Montoliu. Investigador científico del CSIC, Centro Nacional de Biotecnología (CNB - CSIC), para The Conversation
Más información: The complete sequence of a human Y chromosome, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06457-y. www.nature.com/articles/s41586-023-06425-6. On bioRxiv: DOI: 10.1101/2022.12.01.518724
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