Cientistas sequenciaram completamente o cromossomo Y humano pela primeira vez, com grandes implicações para a pesquisa em saúde e evolução
Cientistas sequenciaram o cromossomo Y humano pela primeira vez, com implicações para a pesquisa em saúde e evolução.
- Os pesquisadores publicaram dois novos artigos sobre o cromossomo Y humano.
- É o último cromossomo no genoma humano que os pesquisadores ainda não haviam sequenciado completamente.
- A nova referência poderia ajudar os pesquisadores a entender melhor a infertilidade e alguns tipos de câncer.
Décadas atrás, os pesquisadores se referiam ao cromossomo Y humano como uma “terra deserta funcional”, entre outros nomes.
Uma grande quantidade de seu genoma não havia sido sequenciada, e era difícil saber como alguns de seus genes codificadores de proteínas funcionavam. Mas não mais.
Dois novos artigos, ambos publicados hoje na Nature, lançam luz sobre alguns dos mistérios do cromossomo Y.
Os resultados de cada artigo poderiam oferecer novas perspectivas para pesquisas sobre reprodução, alguns tipos de câncer, envelhecimento e evolução humana.
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Finalmente mapeando o cromossomo Y
O primeiro artigo destaca como os pesquisadores sequenciaram completamente o cromossomo Y de um indivíduo pela primeira vez, adicionando mais da metade das informações genéticas que estavam faltando anteriormente.
Os cromossomos carregam o DNA no núcleo de todas as células do corpo humano. Os degraus da escada do DNA consistem em pares de bases (adenina, citosina, timina e guanina), dos quais existem cerca de 3 bilhões no genoma humano completo. Mais de 62 milhões deles pertencem ao cromossomo Y.
O novo sequenciamento adicionou mais de 30 milhões de pares de bases para preencher lacunas significativas na referência do genoma humano.
Outro grupo de cientistas sequenciou mais 43 cromossomos Y de pessoas de todo o mundo para o segundo artigo, a fim de obter uma imagem mais completa das variações entre indivíduos e populações.
“Realmente foi necessário um elenco de estrelas para garantir que essa fosse uma referência precisa, porque entendemos o quão importante é cada base nessa referência”, disse Karen Miga, uma das autoras do primeiro estudo e co-fundadora do Consórcio Telômero-a-Telômero.
O que é tão complicado sobre o cromossomo Y?
A maioria das pessoas tem 22 pares de cromossomos e dois cromossomos sexuais, geralmente XX ou XY.
O outro cromossomo sexual, o cromossomo X, tem mais que o dobro das bases do Y, mas foi muito mais fácil de sequenciar.
Isso ocorre porque o cromossomo Y é “o cromossomo mais complexo e repetitivo”, disse Monika Cechova, pesquisadora pós-doutoranda na Universidade da Califórnia em Santa Cruz.
“O cromossomo Y humano é como um salão de espelhos”, disse Pascal Gagneux, professor de patologia e antropologia na UC San Diego, que não esteve envolvido em nenhum dos artigos.
Há muitas sequências repetitivas que são palíndromos, lendo da mesma forma para frente e para trás, como as palavras mãe, teto e kayak.
“Você está cercado por muitas sequências semelhantes, e não sabe em qual direção elas vão”, disse Gagneux, que está associado a um dos pesquisadores, Evan Eichler, por meio do Centro de Pesquisa e Treinamento Acadêmico em Antropogenia.
No entanto, entender essas regiões palindrômicas é importante porque elas codificam processos como a produção de espermatozoides.
Essas sequências repetitivas também resultam em pares de genes que podem servir como backups em caso de mutação, ajudando os genes a continuar funcionando, disse Cechova.
O uso de um algoritmo para ler a sequência ajudou os pesquisadores a acompanhar as cópias dos genes e onde elas pertenciam.
O cromossomo Y repetitivo
Complicando ainda mais o sequenciamento estavam as duas regiões de DNA satélite sobre as quais os pesquisadores não sabiam muito.
“Aqui você tinha dezenas de milhões de bases que pareciam estar repetindo o mesmo parágrafo várias vezes”, disse Miga.
A função das sequências longas e repetitivas em um dos braços do cromossomo ainda é um mistério, mas há uma maneira melhor de mapeá-las do que há 20 anos.
Uma técnica de sequenciamento mais recente leu fragmentos de DNA mais longos, que eram mais fáceis de juntar do que os fragmentos menores usados pelos geneticistas para referências genômicas anteriores.
Investigadores do NHGRI compararam a sequência do cromossomo Y à tentativa de montar um livro que foi cortado em tiras, onde metade das frases eram exatamente iguais.
Você não quer que as mesmas palavras da página 45 acabem na página 108.
“Sempre foi irritante saber que estávamos perdendo metade do Y sempre que tentávamos fazer qualquer análise baseada em referências”, disse Arang Rhie, cientista do Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano e autor principal do artigo de sequência única, em comunicado.
O cromossomo Y em todo o mundo
No artigo de sequência única, os investigadores sequenciaram o cromossomo Y de um único indivíduo de ascendência europeia, conhecido como genoma HG002.
Todos os genomas humanos compartilham 99,9% dos mesmos pares de bases, mas essa diferença de 0,1% pode ter um impacto na saúde.
Embora a sequência do cromossomo Y HG002 forneça uma referência importante para comparação genética, o segundo artigo do Laboratório Jackson de Medicina Genômica mostra quantas variações existem entre os indivíduos.
Selecionados a partir do Projeto 1000 Genomas, cerca de metade dos 43 indivíduos têm ascendência africana, o que é importante para representar a diversidade genética, disse Gagneux.
Dentre as várias dezenas de cromossomos Y analisados pelos investigadores, foram observadas diferenças marcantes de tamanho e estrutura. Por exemplo, foi encontrada uma variação no número de pares de bases, de 45,2 milhões a 84,9 milhões.
Devido a todas as lacunas na referência do genoma do cromossomo Y, os investigadores ainda não compreenderam completamente como o cromossomo contribui para a saúde geral.
A esperança é que as novas pesquisas forneçam aos cientistas mais conhecimentos sobre como as diferenças genéticas afetam a infertilidade, o câncer e outras preocupações de saúde.
Onde e como os cromossomos Y diferem uns dos outros também podem ajudar antropólogos moleculares e outros interessados na evolução humana e migração histórica.
Após a fertilização, a maioria dos cromossomos troca segmentos de DNA, de modo que os gametas resultantes são uma mistura de ambos os pais. Mas os cromossomos Y não se trocam, passando do pai para o filho quase inalterados.
“É uma ferramenta incrivelmente útil para estudar o que aconteceu nos últimos 10.000 anos na história e pré-história humana”, disse Gagneux.
