Новое исследование инженерной школы Джека Баскина, аффилированное с Институтом геномики Калифорнийского университета в Санта-Крузе, только что опубликованное в журнале Nature Biotechnology, пытается устранить эти пробелы. В исследовании используется долгосрочное секвенирование нанопор для создания первой полной и точной линейной карты центромеры Y-хромосомы человека. Эта веха в генетике и геномике человека сигнализирует о том, что ученые, наконец, вступают в технологическую фазу, когда завершение генома человека станет реальностью.
Центромеры — это участки в нашем генетическом материале, которые предназначены для обеспечения правильного разделения нашего генома при делении клеток.
Если центромера потеряна или повреждена, тогда жизнь выходит из равновесия, слишком много или слишком мало ДНК в каждой дочерней клетке. Это может иметь катастрофические последствия и часто наблюдается при раке.
Ученые до сих пор не понимают, как ДНК, лежащая в основе, способствует функции центромеры.
До сих пор невозможность создания карт по этим регионам была основным препятствием в исследованиях, направленных на понимание того, как отсутствующие последовательности влияют на наше здоровье.
ДНК, охватывающая центромеры человека, полна тандемных повторов.
То есть точные копии одной и той же последовательности обнаруживаются — в ориентации «голова к хвосту» — тысячи раз. Эти точные копии часто охватывают миллионы оснований — фундаментальных единиц ДНК.
Доктор. Карен Мига, автор-корреспондент публикации, пояснила, что исследователи назвали эти богатые повторами области кода «черными дырами генома», «кусочками головоломки голубого неба» и «залом зеркал»."
Мига отметил: «До нашей работы ни одной технологии последовательностей или набора технологий последовательностей не было достаточно для обеспечения надлежащей сборки в этих регионах."
Одним из ключевых аспектов этой работы является использование авторами метода генерации как длинных (сотни тысяч баз), так и высококачественных последовательностей.
Со-ведущий автор Митен Джайн, постдокторский исследователь из группы нанопор в Калифорнийском университете в Санта-Круз, которая является пионером этой технологии, сказал, что как количество, так и качество имеют решающее значение для уверенной сборки этих ранее неразрешенных, богатых повторами центромерных областей на Y-хромосоме.
«Раньше ни одна технология секвенирования не позволяла собрать центромерные области, потому что для уверенного прохождения низкокопийных вариантов последовательности необходимы чрезвычайно высококачественные и длинные считывания», — сказал Джайн. хромосомные сборки.
Эти «черные дыры генома» содержат информацию, которая «имеет решающее значение для понимания роли биологии генома в здоровье и таких заболеваниях, как рак», — пояснил со-ведущий автор Хью Олсен, ученый Калифорнийского университета в Санта-Крус и преподаватель, работающий в группе нанопор.
При поддержке гранта NIH исследовательская группа продолжает улучшать длину считывания технологии секвенирования нанопор. «В сотрудничестве с другими исследователями мы применяем эти знания для определения не охарактеризованных областей генома», — пояснил Олсен.
Доктор.
Мига заявляет, что она надеется, что это исследование ознаменует начало новой эры в генетике и геномике человека, когда больше не будет допускаться наличие пробелов в геномных референсах. "Мы находимся на пути к полному геному. Я, например, с нетерпением жду того дня, когда мы, наконец, сможем засучить рукава и изучить функцию этих таинственных последовательностей."
