_ Studiul oferă prima vedere a variației și evoluției centromerului

Un studiu genomic al centromerilor de primate non-umane umani și selectați a dezvăluit diversitatea lor inimaginabilă și viteza schimbării evolutive.

În genetica celulară, un centromer este locul în care două cromatide surori se atașează. O cromatidă este jumătate dintr-un cromozom duplicat. Perechile unite de cromozomi au forme identificabile deoarece centromerii nu sunt într-o poziție uniformă. Pe măsură ce o celulă se pregătește să se divizeze, mecanismul de separare și segregare a cromozomilor intră în acțiune în fiecare locație a centromerului.

Dacă materialul genetic nu este distribuit corect între cele două celule rezultate, pot apărea probleme. Acestea includ cancerul, tulburările congenitale, cum ar fi sindromul Down și incapacitatea unei celule fertilizate de a crește până la un copil.

Deși centromerii sunt vitali pentru replicarea corectă a celulelor, complexitatea organizării lor genomice a fost aproape imposibilă. a studia. Lipsa secvențelor centromerice a împiedicat explorarea modului în care aceste regiuni ajută la menținerea integrității genetice.

Astăzi, progresele în tehnologiile de secvențiere a genomului cu citire lungă, algoritmii computerizați rafinați de asamblare a genomului și bazele de date îmbunătățite ale genomului le permit oamenilor de știință să realizeze cum centromerii diferă foarte mult ca mărime și structură. Acest lucru deschide noi căi pentru a afla ce ar putea însemna aceste diferențe.

O primă privire asupra factorilor din spatele variațiilor vaste ale centromerilor este raportată pe 3 aprilie, în Nature. Descoperirile sugerează că centromerii sunt probabil foarte individualizați în rândul oamenilor. Un set de centromeri ar putea fi chiar o semnătură personală, la fel cum fiecare dintre noi avem modele de voce caracteristice, colorații irisului și amprentele digitale care ne deosebesc unul de altul.

Nu se știe încă dacă anumite variații de centromer ar putea face oamenii susceptibili. la anumite boli.

Numai cromozomul X uman pare a fi în mare parte imuabil, cu secvențe și structură foarte asemănătoare într-o diversitate de oameni.

Autorul principal al raportului Nature este Glennis Logsdon, un cercetător postdoctoral recent în laboratorul de științe genomice al lui Evan Eichler de la Universitatea din Washington, Școala de Medicină din Seattle. Logsdon este acum membru al facultății la Perelman School of Medicine de la Universitatea din Pennsylvania. Eichler, care este, de asemenea, investigator al Institutului Medical Howard Hughes și membru al Institutului Brotman Baty pentru Medicină de Precizie, este autorul principal și corespondent.

„Această cercetare recentă este o aplicare directă atât a Pangenomului uman. Consorțiul de referință și eforturile de secvențiere Telomere-to-Telomere (T2T) pentru a oferi noi perspective biologice asupra regiunilor complexe ale genomului uman critice pentru segregarea cromozomilor”, a remarcat Eichler. El este cunoscut pentru munca sa privind evoluția genomului și potențialul său de a crea noi funcții și, de asemenea, pentru studiile de instabilitate genetică asociată cu boli.

Pentru a capta informații despre modul în care ar fi putut evolua centromerii umani, echipa a comparat genetica umană. secvențe a doi centromeri umani complet secvenționați cu cei ai unor primate non-umane. Aceștia au fost cimpanzeul și urangutanul, care sunt maimuțe mari și specii strâns înrudite cu oamenii, și macacul, o maimuță din Lumea Veche și o rudă mai îndepărtată.

Oamenii de știință au descoperit că centromerii au evoluat mult mai repede decât alte porțiuni unice ale genomului uman. Ele sunt printre regiunile cele mai predispuse la mutații ale genomului uman. Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că secvențele și structura unică a centromerilor au fost punctul culminant al diferitelor forțe evolutive care se mișcau la viteze diferite.

„Mutația rapidă a regiunilor centromerice ale genomului, împreună cu diferitele lor rate de mutație, a condus la structura și organizarea lor diverse”, a remarcat Logsdon. A fost surprinzător să aflăm, au spus oamenii de știință, că astfel de zone vitale ale genomului au fost supuse unor schimbări rapide, deoarece, în general, funcțiile critice tind să fie conservate genetic.

Oamenii de știință intenționează să extindă aceste inițiale. eforturi prin dezvoltarea mai multor hărți genetice ale centromerilor în diverse genomi umane și în diferite organe și țesuturi și pentru a efectua studii de familie multigeneraționale ale secvențelor centromerilor. Secvența completă de centromeri de la alte primate non-umane va oferi un model mai bun al forțelor evolutive care modelează aceste regiuni.

Privindu-se în viitor, Logsdon și echipa ei speră să aplice într-o zi descoperirile lor asupra centromerilor la proiectare și ingineria cromozomilor artificiali umani personalizați pentru a transforma știința medicală. În urmă cu câțiva ani, Logsdon și mentorii ei au lucrat la eforturile de a dezvolta cromozomi artificiali umani care ocolesc ADN-ul centromeric, care a reprezentat apoi o constrângere pentru cercetarea genomului sintetic la mamifere.

Logsdon și alții au publicat recent un alt studiu săptămâna trecută în Știință, care a arătat că mărirea vectorului ADN al cromozomului artificial a permis formarea eficientă a cromozomilor artificiali umani în celule.

(Fluierul)