Sequências completas do cromossomo Y oferecem análise da estrutura de repetição e variação

NOVA IORQUE – Enquanto uma equipa de investigação apresenta resultados de uma versão completa e recentemente montada do cromossoma Y rico em repetições, outro grupo começou a contabilizar a variação estrutural e genómica que existe no cromossoma sexual de um indivíduo para outro.

Para o primeiro dos estudos, publicado na Nature na quarta-feira, os membros do consórcio Telomere-to-Telomere (T2T) recorreram a uma combinação de leituras longas HiFi da Pacific Biosciences, leituras ultralongas Oxford Nanopore, leituras curtas Illumina, Strand-seq, advanced abordagens de montagem, montagem manual e métodos de bioinformática para montar uma montagem de cromossomo Y sem lacunas abrangendo quase 62,5 milhões de pares de bases.

“O cromossomo Y desempenha papéis críticos no desenvolvimento sexual e na fertilidade, mas também é um dos cromossomos mais repetitivos e difíceis de sequenciar do genoma”, explicou o autor sênior e correspondente Adam Phillippy, pesquisador do NHGRI e líder do consórcio T2T, em um email. “Por esta razão, foi o último dos 24 cromossomos humanos a ser completamente lido e foi muitas vezes esquecido em estudos genômicos anteriores”.

Quando a equipe anotou a sequência com a ajuda de dados de sequência de isoformas de RNA em células de linfócitos B e células-tronco pluripotentes induzidas, juntamente com dados de expressão gênica publicados representando vários tipos de dados, encontrou 30 milhões de bases de sequências e 41 genes codificadores de proteínas previstos não relatado no passado. Juntos, os novos dados representaram mais da metade da sequência total do diminuto cromossomo.

Ao longo do caminho, os investigadores rastrearam circuitos reguladores e rearranjos não apreciados no cromossoma sexual, ao mesmo tempo que destacaram alterações ligadas à infertilidade masculina e outras condições.

“Mapear estas regiões até então desconhecidas do genoma é apenas o primeiro passo numa longa jornada para compreender como funciona”, acrescentou, observando que as sequências recém-concluídas do cromossoma Y “serão de grande interesse para os investigadores que estudam o desenvolvimento sexual, a fertilidade, a genealogia”. , certos tipos de câncer, evolução, [et cetera], todos os quais têm conexões fascinantes com o Y."

O cromossomo Y tem sido tradicionalmente difícil de sequenciar e montar completamente, uma vez que contém repetições desenfreadas que variam de sequências palindrômicas que leem as mesmas de trás para frente ou de trás para frente até sequências de DNA satélite altamente repetitivas abrangendo grandes trechos não codificantes da sequência.

Embora seja mais conhecido pelas suas contribuições para o desenvolvimento masculino e a fertilidade, o cromossoma também tem sido implicado noutras características e condições, enquanto estudos anteriores sugerem que o desenvolvimento sexual depende de contribuições genéticas de outras partes do genoma.

O trabalho mais recente complementa os esforços anteriores do T2T para fechar lacunas nos cromossomos humanos usando dados gerados para uma mola hidatiforme que não possuía um cromossomo Y – trabalho relatado na Science em 2022.

Entre os conhecimentos já obtidos a partir do cromossoma Y completo, os investigadores apontaram para deleções relacionadas com repetições palindrómicas que parecem coincidir com a azoospermia, uma forma de infertilidade masculina marcada por ejaculação sem esperma.

“A região do fator azoospermia no cromossomo Y contém um número incomum desses palíndromos”, disse Phillippy, observando que tais estruturas “são tipicamente instáveis, mas parece que a seleção natural as favorece nos cromossomos sexuais”.

A equipe também rastreou uma “matriz genética” multigênica para o gene TSPY, relacionado à produção de espermatozoides, que estava presente em cerca de 10 a 40 cópias em diferentes portadores do cromossomo Y, potencialmente ajudando a aumentar a expressão do gene durante o processo de espermatogênese.

A nova sequência de referência do cromossomo Y apontou ainda para a variação de pessoa para pessoa na localização de um gene conhecido como TSPY2, que apareceu em um dos dois locais distintos, dependendo do perfil individual devido à troca de sequência entre regiões repetitivas no cromossomo Y. .

Em um artigo relacionado da Nature, membros do Human Genome Structural Variation Consortium recorreram ao sequenciamento de leitura longa, Strand-seq, mapeamento óptico Bionano Genomics e outras abordagens para comparar sequências do cromossomo Y de 43 indivíduos diversos, desenterrando uma super-representação de grandes inversões e taxas de mutação distintas em sequências específicas de homens, entre outras variações recorrentes.