Het sequencen van het menselijke Y-chromosoom, een van de twee geslachtschromosomen, is jarenlang een uitdaging geweest vanwege de complexe structuur. Nu is een team van meer dan 100 wetenschappers erin geslaagd om het te decoderen – een belangrijke stap in de richting van het begrijpen van zijn werkelijke rol in ontwikkeling, vruchtbaarheid en kanker.
De volledige sequentiebepaling van het chromosoom dat gekoppeld is aan de mannelijke ontwikkeling was het laatste ontbrekende stukje in de kaart van het menselijk genoom, en de details worden gepresenteerd in twee artikelen in het tijdschrift Nature.
Achter deze prestatie staat het T2T (Telomere to Telomere) Consortium, hetzelfde consortium dat in 2022 de eerste volledige sequentie van het menselijk genoom publiceerde in zes artikelen in het tijdschrift Science en een dozijn aanvullende artikelen in andere tijdschriften.
Deze bijna voltooide kaart – waarop de laatste “foto” van het Y-chromosoom nog ontbrak – was het hoogtepunt van de mijlpaal die twee decennia eerder werd bereikt toen bijna 92% van het menselijk genoom in kaart was gebracht, wat al een revolutie in de biologie en geneeskunde betekende. In 2022 werden de gegevens van de resterende 8% beschikbaar gemaakt, waarbij verborgen gebieden werden onthuld die belangrijk zijn voor het begrijpen van genetische ziekten, voortplanting of menselijke diversiteit. Met het werk dat woensdag in Nature is gepubliceerd, is de cirkel nu rond. Het Y-chromosoom is nu volledig gesequenced, “waarmee eindelijk de complete set menselijke chromosomen compleet is”, aldus een verklaring van het National Human Genome Research Institute (NHGRI), dat het onderzoek leidt.
Het Y-chromosoom is, samen met het X-chromosoom, vaak controversieel vanwege zijn rol in de seksuele ontwikkeling. Hoewel deze chromosomen een centrale rol spelen, zijn de factoren die betrokken zijn bij de seksuele ontwikkeling van de mens verspreid over het hele genoom en zeer complex, wat resulteert in de diversiteit van menselijke geslachtskenmerken die gevonden worden bij mannelijke, vrouwelijke en intersekse personen, volgens het NHGRI en de Johns Hopkins University. Deze categorieën zijn niet synoniem met geslacht, zeggen de instituten, eraan toevoegend dat recent werk laat zien dat genen op het Y-chromosoom bijdragen aan andere aspecten van de menselijke biologie, zoals het risico op kanker en de ernst van ziekten. Het Y-chromosoom is bijzonder moeilijk te ontcijferen vanwege de repetitieve moleculaire patronen; het samenvoegen van de sequentiegegevens is als het proberen te lezen van een lang boek dat in repen is geknipt. Nieuwe sequentietechnologieën en bioinformatica-algoritmen stelden onderzoekers in staat om deze DNA-sequenties te decoderen.
De nieuwe gegevens vullen gaten in meer dan 50% van dit chromosoom en onthullen belangrijke genoomkenmerken die bijvoorbeeld de vruchtbaarheid beïnvloeden, zoals factoren die betrokken zijn bij de spermaproductie.
Wanneer wetenschappers en artsen het genoom van een persoon bestuderen, vergelijken ze hun DNA met dat van een standaard referentie om te zien waar er discrepanties zijn, aldus de Universiteit van Californië. Tot nu toe bevatte het Y-chromosoomgedeelte van het genoom “grote hiaten” die het moeilijk maakten om variaties en bijbehorende ziekten te begrijpen.
“Als je variaties vindt die nog nooit eerder zijn gezien, hoop je altijd dat die genomische varianten belangrijk zijn voor het begrijpen van de menselijke gezondheid,” zei Adam Phillippy, leider van het consortium en NHGRI-onderzoeker. Voor de onderzoeker kunnen medisch relevante genomische varianten helpen bij het ontwikkelen van betere diagnoses in de toekomst.
Het genoom is de complete handleiding van een organisme, een boek geschreven in combinaties van slechts vier chemische eenheden, aangeduid met de letters A, T, C en G (adenine, thymine, cytosine en guanine); deze worden nucleotide basen genoemd. Bij mensen bevat deze handleiding ongeveer 3 miljard basenparen (of letters), die zich bevinden in de 23 paar chromosomen in de kern van alle cellen. Sequencing betekent het bepalen van hun exacte volgorde in een deel van het DNA.
De uiteindelijke sequentiebepaling van het Y-chromosoom voegt 30 miljoen nieuwe basen toe aan de referentie van het menselijk genoom. Deze basen onthullen het bestaan van 41 meer genen die eiwitten activeren, wat cruciale informatie oplevert voor wie vragen over voortplanting of evolutie bestudeert.
De volledige kaart van het mannelijke geslachtschromosoom is gepubliceerd in een van de Nature-artikelen. Het andere artikel doet verslag van de sequentiebepaling van 43 verschillende menselijke Y-chromosomen die 21 verschillende populaties vertegenwoordigen. De compilaties geven een meer gedetailleerde kijk op genetische variatie gedurende 183.000 jaar menselijke evolutie, onthullen nieuwe DNA-sequenties, handtekeningen van geconserveerde regio’s en inzichten in de moleculaire mechanismen die hebben bijgedragen aan de complexe structuur van het Y-chromosoom.
Bron: Agentschappen
