ВПЕРВЫЕ УЧЕНЫЕ ПОЛНОСТЬЮ СЕКВЕНИРОВАЛИ ЧЕЛОВЕЧЕСКУЮ ХРОМОСОМУ

В 2003 году история была сделана. Впервые геном человека был секвенирован. С тех пор технологические усовершенствования позволили внести изменения, корректировки и дополнения, сделав геном человека самым точным и полным геномом позвоночных, когда-либо секвенированным.Тем не менее, некоторые пробелы остаются - включая человеческие хромосомы. В целом мы довольно хорошо их понимаем, но в последовательностях все еще есть некоторые пробелы. Теперь, впервые, генетики закрыли некоторые из этих пробелов, дав нам первую полную, свободную от пробелов, сквозную (или теломер-теломер) последовательность человеческой Х-хромосомы.

(Maciej Frolow/Getty Images)Это достижение было достигнуто благодаря новой технологии, называемой нанопористым секвенированием, которая позволяет сверхдлинно считывать нити ДНК, обеспечивая более полную и последовательную сборку.Это в отличие от предыдущих методов секвенирования, в которых только короткие разделы могли быть прочитаны одновременно. Раньше генетикам приходилось собирать эти фрагменты вместе, как головоломку.В то время как они были довольно хороши в этом, части, как правило, выглядят одинаково, поэтому очень сложно узнать, правильно ли вы это делаете - не только правильный порядок, но и сколько повторений есть в последовательности. И, конечно, есть небольшие промежутки."Мы начинаем обнаруживать, что некоторые из этих регионов, где были пробелы в эталонной последовательности, На самом деле являются одними из самых богатых для вариаций в человеческих популяциях, поэтому мы упустили много информации, которая могла бы быть важна для понимания биологии человека и болезней", - сказала биолог спутниковой ДНК Карен МиГа из калифорнийского Института геномики Санта-Крус.Вот тут-то и возникает секвенирование нанопор. Он состоит из белковой нанопоры-наноразмерного отверстия-установленного в электрически устойчивой мембране. На мембрану подается ток, который пропускает ее через нанопору. Когда генетический материал подается в нанопору, изменение тока может быть переведено в генетическую последовательность.Еще лучше то, что эта технология уменьшает зависимость от полимеразной цепной реакции, метода, который усиливает ДНК, создавая миллионы ее копий.Именно этот метод Мига и ее команда использовали для изучения ДНК, полученной из редкого типа доброкачественной опухоли матки, гидатидиформной родинки, наряду с другими технологиями секвенирования - Illumina и PacBio - чтобы убедиться, что конечный результат был как можно более полным."Мы использовали итерационный процесс на трех различных платформах секвенирования, чтобы отшлифовать последовательность и достичь высокого уровня точности", - сказал МиГа. "Уникальные маркеры обеспечивают систему привязки для сверхдлинных считываний, и как только вы закрепите считывания, вы можете использовать несколько наборов данных для вызова каждой базы."Однако даже с этими резервными копиями все еще оставались некоторые пробелы - особенно в центромере, структуре, которая соединяет хроматиды: нитевидные нити, на которые делится хромосома. Эта область жизненно важна для митоза, но она также очень сложна. В Х-хромосоме это очень повторяющаяся область, охватывающая 3,1 миллиона пар оснований ДНК.Исследователи смогли решить эту печально известную сложную структуру, ища небольшие вариации в повторах. Эти вариации позволили ученым выровнять и соединить длинные считывания, чтобы сформировать полную последовательность для центромера."Для меня идея о том, что мы можем собрать тандемный повтор размером 3 мегабазы, просто умопомрачительна",-сказал МиГа. "Теперь мы можем достичь этих повторяющихся областей, охватывающих миллионы баз, которые ранее считались неразрешимыми."Этот строгий подход позволил команде закрыть все 29 пробелов в текущем эталоне Х-хромосомы. Это важный шаг вперед в проекте по полной картине генома человека."Наши результаты показывают, что завершение всего генома человека теперь в пределах досягаемости, - писали исследователи в своей статье, - и представленные здесь данные позволят продолжать усилия по завершению оставшихся хромосом человека."Данные команды полностью доступны на GitHub, а статья была опубликована в Nature.

Также по теме: