El primer genoma humano “telómero a telómero” revela los secretos del centrómero

Un cromosoma (azul) fotografiado durante la replicación celular. El cromosoma se duplica y las hebras de proteína llamadas fibras de huso (rojas) se unen a las copias del cromosoma para separarlas, de modo que cada “célula hija” reciba una copia. Las fibras del huso se unen a los cromosomas a través del centrómero. (Crédito: Zeiss Microscopy/Flickr)

Adaptado de un comunicado de prensa de Robert Sanders

Cuando los científicos anunciaron la secuencia completa del genoma humano en 2003, lo estaban fingiendo un poco.

De hecho, casi 20 años después, alrededor del 8% del genoma nunca se ha secuenciado por completo, en gran parte porque consiste en piezas de ADN muy repetitivas que son difíciles de alinear con el resto.

Pero un consorcio de tres años finalmente completó ese ADN restante, proporcionando la primera secuencia completa e impecable del genoma a la que pueden referirse los científicos y los médicos.

El genoma recién completado, denominado T2T-CHM13, representa una mejora importante del genoma de referencia actual, denominado GRCh38, que utilizan los médicos cuando buscan mutaciones relacionadas con enfermedades, así como los científicos que estudian la evolución de la variación genética humana.

Entre otras cosas, las nuevas secuencias de ADN revelan detalles nunca antes vistos. en la región alrededor del centrómero, que es donde se agarran y separan los cromosomas cuando las células se dividen, asegurando que cada célula “hija” herede la cantidad correcta de cromosomas. La variabilidad dentro de esta región también puede proporcionar nueva evidencia de cómo evolucionaron nuestros antepasados ​​humanos en África.

“Las regiones de ADN de los cromosomas altamente repetidas y estrechamente empaquetadas juegan un papel fundamental en la organización y función del genoma, así como en la segregación cromosómica”, dijo Gary Karpen, científico senior de biociencias en Berkeley Lab. “Por lo tanto, una comprensión más profunda de las secuencias de ADN precisas ayudará a revelar los componentes y mecanismos responsables tanto de la salud como de la enfermedad, incluidos el cáncer y los defectos de nacimiento”.

Karpen, que también es Profesor de Biología Molecular y Celular en UC Berkeley, es el autor de un estudio que describe el mapa de secuencia centrómero generado por el Consorcio Telómero a Telómeroestá Proyecto T2T-CHM13. El artículo fue publicado en la revista Science junto con otros cuatro estudios que describen nuevos conocimientos de este genoma recién completado.

T2T-CHM13 es un relato impecable de los 22 autosomas y el cromosoma sexual X, compuesto por 3055 millones de pares de bases, las unidades a partir de las cuales se construyen los cromosomas y nuestros genes. Las secuencias dentro y alrededor del centrómero totalizan alrededor del 6,2% del genoma completo, o casi 190 millones de pares de bases. Una vez que se completó la secuenciación, el equipo de estudio utilizó nuevas técnicas para encontrar el punto en el centrómero donde un gran complejo de proteínas llamado cinetocoro sujeta firmemente el cromosoma para que otra maquinaria dentro del núcleo pueda separar pares de cromosomas.

Encontraron capas de nuevas secuencias superpuestas a capas de secuencias más antiguas, cada una compuesta por longitudes repetidas de ADN basadas en una unidad de aproximadamente 171 pares de bases de largo. Estas unidades de 171 pares de bases forman estructuras repetidas aún más grandes que se duplican varias veces en tándem, creando una gran región de secuencias repetidas alrededor del centrómero para que se una el cinetocoro.

“El ADN es un conjunto de instrucciones que nadie puede leer si no tiene proteínas a su alrededor para organizarlo, regularlo, repararlo cuando está dañado y replicarlo”, dijo Nicolas Altemose, primer autor del estudio del centrómero y postdoctorado. . becaria en UC Berkeley. “Las interacciones proteína-ADN son realmente donde tiene lugar toda la acción para la regulación del genoma, y ​​poder mapear dónde se unen ciertas proteínas en el genoma es realmente importante para comprender su función”.

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