Gli scienziati decodificano il cromosoma sessuale maschile (e questo apre molte possibilità)

Rivela dettagli importanti che chiariscono il ruolo svolto dal cromosoma Y nello sviluppo maschile, nella fertilità e nelle malattie genetiche come il cancro.

Negli esseri umani, ogni cellula contiene solitamente una coppia di cromosomi sessuali. I maschi hanno un cromosoma X e uno Y, mentre le femmine hanno due cromosomi X. Per decenni i ricercatori hanno lottato per determinare la sequenza del cromosoma Y a causa della sua struttura complessa. Ma ora portano grandi novità. Dopotutto, gli scienziati sono riusciti a decifrare il codice genetico del cromosoma Y, l’ultimo cromosoma umano non ancora sequenziato.

sfida
È una sfida enorme decodificare il cromosoma Y. Questo perché parte del DNA è organizzato in quelli che vengono chiamati omologhi: lunghe sequenze di identiche sequenze in avanti e all’indietro. A peggiorare le cose, queste simmetrie possono estendersi anche a più di un milione di paia di basi. Tutti i cromosomi contengono alcune regioni ripetitive, ma il cromosoma Y è straordinariamente frequente, il che rende il sequenziamento particolarmente impegnativo. Si ripetono circa 30 milioni di lettere del cromosoma Y.

Regioni ripetute nel cromosoma Y
Raccogliere dati di sequenziamento è come leggere un lungo libro tagliato a strisce. Se tutte le regole nel libro sono uniche, allora è relativamente facile determinare l’ordine in cui dovrebbero essere. Tuttavia, se la stessa frase viene ripetuta migliaia o milioni di volte, l’ordine originario delle strisce risulta, come potete immaginare, molto meno chiaro. Sebbene tutti i cromosomi umani contengano ripetizioni, il cromosoma Y, come accennato, è in realtà un duplicato. È come se le stesse poche frasi si ripetessero per circa la metà della lunghezza del libro.

Non è un caso che il cromosoma Y sia rimasto un mistero per così tanto tempo. “Solo pochi anni fa mancava la metà del cromosoma Y umano”, afferma la ricercatrice Monica Cechova. “All’epoca non sapevamo nemmeno se fosse possibile sequenziarlo, era molto confuso.” Per identificare i famigerati frammenti ripetitivi, i ricercatori hanno utilizzato nello studio nuove tecniche e metodi di sequenziamento del DNA. Lungo il percorso, il team ha fatto una scoperta sorprendente.

organizzato
“La grande sorpresa è stata il modo in cui sono stati organizzati i ritorni”, ha affermato Adam Phillippe, coautore dello studio. “Non sapevamo esattamente in cosa consistesse la sequenza mancante. Sarebbe stato molto confuso. Ma invece, circa la metà del cromosoma è costituito da blocchi alternati di due specifiche sequenze ripetute. Produce un bellissimo motivo simile a una trapunta. “

30 milioni di paia di basi aggiuntive
Ciò significa che il cromosoma Y maschile è stato finalmente decifrato. E per la prima volta anche questa sfuggente parte del genoma è stata completamente mappata. In questo modo i ricercatori aggiungono almeno 30 milioni di nuove paia di basi al repertorio del genoma umano. Inoltre, 41 geni finora sconosciuti sono stati scoperti nel cromosoma Y. Si tratta di una nuova scoperta cruciale per coloro che studiano importanti questioni sulla riproduzione e sull’evoluzione.

riferimento predefinito
Che ne dici? Per comprendere le differenze genomiche tra le persone, i ricercatori in passato hanno sviluppato una sequenza di riferimento del genoma umano che viene utilizzata come “standard”. Questa prima (quasi) sequenza completa del genoma umano era considerata all’epoca il modello per tutti gli esseri umani. Quando scienziati e medici studiano il genoma di un paziente, di solito confrontano il DNA di quella persona con quello di riferimento standard per determinare esattamente dove sono le differenze. Sfortunatamente, la porzione del cromosoma Y del genoma umano contiene ampie lacune, rendendo difficile comprendere la diversità e le malattie associate.

Produzione di sperma
Ma i ricercatori ora hanno cambiato la situazione. La nuova sequenza colma lacune superiori al 50% della lunghezza del cromosoma Y. Ciò rivela importanti caratteristiche genetiche che hanno implicazioni per la fertilità, come i fattori di produzione dello sperma. Infatti, il sequenziamento appena completato consente ai ricercatori di studiare la struttura di una serie di omologhi in un segmento distinto del cromosoma Y, un tratto di DNA che contiene diversi geni noti per essere coinvolti nella produzione di sperma. “Questa struttura è molto importante, perché questi analoghi a volte possono creare anelli di DNA”, ha detto il ricercatore Arang Ri. “A volte questi anelli vengono tagliati accidentalmente e si verificano eliminazioni nel genoma.” È noto che ciò può interferire con la produzione di sperma. Pertanto, queste simmetrie influenzano la fertilità. Avendo a disposizione la sequenza completa del cromosoma Y, i ricercatori possono ora analizzare queste delezioni e i loro effetti sulla produzione di sperma in modo più accurato.

sviluppo
Inoltre, il sequenziamento completo del cromosoma Y fornisce maggiori conoscenze sull’evoluzione. In effetti, il cromosoma Y è il cromosoma umano che cambia più velocemente, e anche il cromosoma che cambia più velocemente tra le grandi scimmie. Ciò significa che i cromosomi Y di due persone sane possono apparire molto diversi. Ad esempio, una persona può avere 40 copie di un singolo gene mentre un’altra persona ne ha 19. Questo sviluppo può ora essere studiato meglio. Inoltre, ora è anche possibile tracciare i geni attraverso le generazioni e vedere come la posizione e il contenuto dei geni cambiano nel tempo. Infine, ora è anche possibile studiare modelli di sequenziamento del cromosoma Y specifici e unici. Anche all’interno del cromosoma Y, i geni sono divisi in diverse regioni, che differiscono ampiamente per contenuto, struttura e storia evolutiva. I ricercatori sono molto interessati alla portata di questi cambiamenti sul cromosoma Y e a come spiegarli esattamente. Con l’aiuto delle nuove tecnologie, queste domande possono ora essere indagate in modo più approfondito.

cancro
Più specificamente, la decifrazione dell’intero cromosoma Y fornisce maggiori informazioni sul ruolo che il cromosoma svolge nello sviluppo del cancro. È noto che i geni sul cromosoma Y contribuiscono ad aspetti importanti della biologia umana, come il rischio e la gravità del cancro. I ricercatori hanno già scoperto, ad esempio, che i cromosomi Y maschili a volte possono scomparire improvvisamente dalle cellule del sangue. Ciò può quindi portare a un cancro aggressivo. Grazie alla nuova sequenza del cromosoma sessuale maschile, i ricercatori possono studiare meglio queste malattie causate dai geni.

caratteristiche
In breve, anche se ci sono relativamente pochi geni sul cromosoma Y, i geni che esistono sono complessi, dinamici e codificano funzioni importanti. Un riferimento completo al cromosoma Y consentirà agli scienziati di studiare meglio molte caratteristiche di questa parte del genoma umano in un modo che prima non era possibile. “Ora possiamo identificare e studiare molte variazioni genetiche che possono influenzare i tratti e le malattie umane”, afferma il ricercatore Dylan Taylor.

nel complesso le scoperte Grande passo avanti. “Fino a poco tempo fa avevamo un quadro incompleto”, afferma il ricercatore Rajeev McCoy. “Ma ora, per la prima volta, possiamo vedere l’intero genoma dall’inizio alla fine.” Ciò non solo fornisce maggiori informazioni sulla biologia di base, ma potrebbe anche essere un precursore di molti studi genetici su diverse malattie umane.