Onverkende delen van het menselijk genoom zijn eindelijk onthuld

Het duurde 20 jaar om de 8% van het menselijk genoom te voltooien die onontdekt bleef, de tijd die nodig was om de eerste 92% te sequensen. Dit enorme werk mobiliseerde honderd onderzoekers over de hele wereld, in het kader van de Unie Van telomeer naar telomeer (T2T), en is zojuist gepubliceerd in maar liefst zes verschillende wetenschappelijke publicaties, die allemaal zijn verschenen in weten1^Vers april 2022 voor een speciale uitgave over het onderwerp.

Anatomie van lange zich herhalende reeksen

Waarom was het zo moeilijk om dat kleine aantal van 8% omhoog te krijgen? Omdat ze zich in chromosomale regio’s bevinden die bekend staan ​​om hun speciale structuur. De telomeren – Het gebied aan het einde van de armen van het chromosoom – en het midden – in het midden – bestaat uit lange zich herhalende ketens. Zoals de naam al doet vermoeden, zijn dit gebieden vanDNA Waar een regel (A, T, C of G) of een korte reeks regels een groot aantal keren wordt herhaald. Eerdere sequencing-technologieën konden deze zeer lange stukken DNA niet aan, ook wel leest. Om het DNA te sequensen, moet je het eerst in kleine stukjes knippen, dan de sequentie lezen en elk stukje DNA terugbrengen naar de juiste plaats in het genoom, als een puzzel. menselijk genoom project De allereerste sequencing van het menselijk genoom werd in 2001 gepubliceerd, maar het was onmogelijk om enkele puzzelstukjes weer in elkaar te zetten.

T2T scande niet het DNA van een mens – de vrijwilliger die zijn of haar erfgoed accepteerde erfgenaam ofwel de referentie – maar de referentie voor een menselijke cel in kweek; een hydatidiforme mol speciaal. mol is afwijking Van bevruchting : een Ei Zonder genetisch materiaal bevrucht door a Sperma. de resulterende cel dragen Twee identieke paren van elk chromosoom (46 XX in 76% van de gevallen en 46 XY in 25%). Ondanks deze nogal vreemde oorsprong, zijn er geen aanwijzingen dat het genoom van de mol verschilt van het genoom van andere cellen, identificeert Megan Dennis, een wetenschapper van de Universiteit van Californië en een lid van T2T.

De laatste stukjes van de puzzel

Technologische vooruitgang heeft het mogelijk gemaakt om 3.054.815.472 basenparen van volledig chromosomaal DNA en 16.569 basenparen van DNA te lezen.Mitochondriaal DNA. Gebruik T2T-wetenschappersOxford Nanopore-technologieëneen sequencer die stukjes DNA door een membraan stuurt dat gevuld is met kleine poriën die slechts 1,5 groot zijn nm diameter op het smalste punt. Ze konden lezen leest VanDNA, langer dan 100.000 basenparen bij zeer hoge resolutie, en dus om lange repetitieve sequenties te dekken die tot nu toe een probleem waren. Sequentiegegevens zijn gegenereerd door: Pacifische wetenschap, dat een sequencingplatform voor lange sequenties bevat. En zo waren de wetenschappers in staat om de laatste stukjes te leggen in de grote genetische puzzel die ze aan het leggen waren.

Hierdoor is het menselijk genoom verrijkt met bijna 200 miljoen basenparen – waarvan 90% in de centromeren – waarvan wetenschappers 99 potentieel nieuwe coderende genen hebben geïdentificeerd en nog eens 2.000 kandidaten die nog niet zijn geverifieerd. Ook fouten in het oude referentiegenoom werden gecorrigeerd. Deze 2.0-versie van het menselijk genoom, T2T-CHM13, zal in de toekomst zeker het middelpunt vormen van veel genetische ontdekkingen.

Wetenschappers hebben al genetische varianten in het centromeergebied geïdentificeerd – of deze minuscule details bijdragen aan?De verschijning van ziekten. Andere gebieden die nu toegankelijk zijn, kunnen de geheimen van evolutie onthullenOceaan mensheid. Structureel kan de analyse van centromeren wetenschappers in staat stellen te begrijpen waarom centromeren zich hier vormen en niet elders, terwijl niets definitiefs hen lijkt te leiden. Kortom, het scala aan mogelijkheden lijkt eindeloos.

Verrijk de database

T2T zal zijn onderzoeken hier niet stoppen. Het consortium is al geïntegreerd Referentieconsortium voor menselijk pangenoom die gericht is op volgorde DNA van 350 personen. ” Pangenomics gaat over het vastleggen van de diversiteit van mensen, en het gaat er ook om ervoor te zorgen dat we ons hele genoom correct hebben vastgelegd. “,” leg uit Benedict Patten, co-auteur Lidwoord te zien in weten.

Ondertussen vormt het T2T-CHM13-referentiegenoom een ​​aanvulling op dat van 2001 (gelabeld GRCh38) en is het volledig geannoteerd beschikbaar op UCSC .GenoombrowserEn de Klaar voor dissectie in elk opzicht door wetenschappers over de hele wereld.