El ensamblaje completo del cromosoma 8 humano revela nuevos genes y riesgos de enfermedades



El ensamblaje completo del cromosoma 8 humano se informa esta semana en Naturaleza. Si bien en el exterior este cromosoma parece típico, no es ni corto ni largo ni distintivo, su contenido y disposición de ADN son de interés en la evolución de primates y humanos, en varios trastornos inmunitarios y del desarrollo, y en la estructura y función de secuenciación cromosómica en general.

Este ensamblaje lineal es el primero para un autosoma humano, un cromosoma que no participa en la determinación del sexo. La secuencia completa del cromosoma 8 es 146,259,671 bases. El ensamblaje completo llena el vacío de más de 3 millones de bases que faltan en el genoma de referencia actual.

El Naturaleza El artículo se titula “La estructura, función y evolución de un cromosoma 8 completo”.

Una de las varias características intrigantes del cromosoma 8 es una región de rápida evolución, donde la tasa de mutación parece ser muy acelerada en humanos y especies similares a las humanas, en contraste con el resto del genoma humano.

Si bien el cromosoma 8 ofrece algunas ideas sobre la evolución y la biología humana, los investigadores señalan que sería necesario el ensamblaje completo de todos los cromosomas humanos para adquirir una imagen más completa.

Un equipo internacional de científicos colaboró ​​en el ensamblaje y análisis del cromosoma 8. El autor principal del artículo es Glennis Logsdon, becario postdoctoral en ciencias del genoma en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en Seattle.

El autor principal es Evan Eichler, profesor de ciencias del genoma en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. Su grupo se destaca por desarrollar mejores métodos para secuenciar el ADN y analizar las tendencias mutacionales que pueden ser importantes en la investigación sobre la evolución de los primates y los trastornos neurológicos.

Además del conjunto del cromosoma 8 humano, los investigadores del proyecto también crearon conjuntos preliminares de alta calidad del sitio de enlace en la cintura del cromosoma, el centrómero, en el chimpancé, el orangután y el macaco. Los datos permitieron a los científicos comenzar a trazar la historia evolutiva del centrómero del cromosoma 8.

Casi como inspeccionar las profundidades de un sitio geológico, los investigadores observaron, a escala molecular, una simetría reflejada en capas en la forma en que esta estructura centrómera evolucionó a partir de los antepasados ​​de los grandes simios. Las piezas más antiguas fueron empujadas a la periferia, similar a dejar espacio para material nuevo en el medio de la línea de producción de una fábrica.

Otras instituciones de investigación involucradas en el proyecto de ensamblaje del cromosoma 8 incluyen la Rama de Terapéutica del Desarrollo del Instituto Nacional del Cáncer, la Sección de Informática del Genoma del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, la Universidad de Bari, Italia; el Centro de Biología Algorítmica de la Universidad Estatal de San Petersburgo, Rusia; Universidad de California, San Diego, Universidad de Washington en St. Louis, Universidad de Pittsburgh y Universidad de California, Santa Cruz. Los datos también se generaron con la secuenciación de lectura larga de Oxford Nanopore Technologies y Pacific Biosciences para resolver las brechas en el ensamblaje de telómero a telómero, o de extremo a extremo, del cromosoma.

Investigaciones anteriores de varios científicos habían señalado que las regiones del cromosoma 8 eran importantes tanto en la formación normal del cerebro como en algunas variaciones del desarrollo, como el tamaño pequeño de la cabeza o las diferencias en el cráneo y la cara. Las mutaciones en este cromosoma también se han relacionado con algunos defectos cardíacos, ciertas formas de cáncer, síndromes de envejecimiento prematuro, respuestas inmunitarias y trastornos inmunitarios como la psoriasis y la enfermedad de Crohn.

Sin embargo, la secuenciación completa de este y la mayoría de los otros cromosomas humanos no se pudo intentar hasta hace poco porque la tecnología y los métodos para atravesar grandes áreas de duplicación y repeticiones idénticas no estaban disponibles. Armar el rompecabezas con precisión a partir de lecturas breves de ADN, por ejemplo, habría sido extremadamente difícil.

El logro del ensamblaje del cromosoma 8 se benefició de los avances en las tecnologías de lectura prolongada, así como de la disponibilidad de material de ADN de lunares hidatiformes. Estos son crecimientos anormales raros en la placenta.

La secuenciación completa del cromosoma 8 ahora proporciona información que podría mejorar, por ejemplo, la comprensión de lo que predispone partes específicas del ADN del cromosoma a microdeleciones sospechosas en ciertas formas de retraso en el desarrollo, malformaciones cerebrales y cardíacas y problemas autoinmunes.

Los investigadores también pudieron obtener más información sobre una parte del cromosoma 8 que contiene algunas de las mayores variaciones en el número de copias entre las personas. La unidad de repetición puede variar de 53 a 326 copias.

Con el ensamblaje del cromosoma 8 terminado, los investigadores esperan que la comunidad científica mundial complete otros ensamblajes de cromosomas humanos y nuevos desafíos para aplicar lo que se ha aprendido a nuevos estudios de secuenciación del genoma humano.

Fuente:

Referencia de la revista:

Logsdon, GA, et al. (2021) La estructura, función y evolución de un cromosoma humano 8 completo. Naturaleza. doi.org/10.1038/s41586-021-03420-7.

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