Опубликовано пользователем сайта

Круто!

Опубликована полная последовательность человеческого генома

45
Опубликована полная последовательность человеческого генома

Молекулярные биологи закончили собирать последовательность ДНК человека — этому посвящен специальный выпуск журнала Science. В предыдущей версии генома, которая появилась в 2001 году, около восьми процентов последовательности оставались нерасшифрованными. Это в основном некодирующие участки, центральные и концевые области хромосом. Результатам проекта посвящены сразу шесть (1, 2, 3, 4, 5, 6) статей. Полная версия генома позволяет точнее выявлять индивидуальные генетические особенности людей и может стать новым стандартом в генетике, несмотря на то, что в ней пока не хватает целой хромосомы.

В 2000 году проект «Геном человека» и компания Крейга Вентера Celera genomics заявили о том, что закончили секвенировать последовательность человеческой ДНК (подробнее об этом мы рассказывали в тексте «Геном человека: двадцать лет спустя»). К 2001 году они опубликовали свои черновые версии сборки с разницей в сутки (сначала «Геном человека», потом проект Вентера), а к 2003 году объединили свои усилия и наработки, чтобы собрать единый чистовик. Он стал первым стандартом, или референсным геномом, с которым сверялись все, кто расшифровывал новые геномы человека или искал генетические причины болезней. Однако работа по чтению человеческой ДНК на этом не закончилась.

Авторы первой версии человеческого генома не скрывали, что он далеко не полон. Например, в нем остался 341 пробел. Кроме того, в своей работе исследователи сделали ставку на эухроматин — ту фракцию ДНК, которая в клетке обычно находится в неплотно упакованном состоянии и информация с которой может быть считана. Таким образом, в первый вариант генома не вошли многие участки гетерохроматина — «скрученной» фракции ДНК. Она состоит в основном из последовательностей, которые не кодируют белки, но выполняют разные технические и структурные (и часто не до конца понятные) функции — поэтому тоже могут влиять на жизнь и работу клетки.

Эу- и гетерохроматин в ядрe

В первом варианте генома также не до конца было ясно, какие гены и некодирующие участки за что отвечают. Выяснением этого занимается, например, проект ENCODE. Наконец, референсный геном не учитывал в полной мере генетическое разнообразие людей — несмотря на то, что его собрали из случайных количеств ДНК от нескольких десятков человек. Восполнять эти пробелы взялись другие проекты, например, «Тысяча геномов».

С тех пор геном неоднократно уточняли, появилось несколько обновленных референсов. Последний, GRCh38.p13, был опубликован в 2019 году. Но и в нем оставалось немало белых пятен — участков, где вместо нуклеотидов значились буквы N, или где были подставлены какие-то суррогатные последовательности. Еще про полторы сотни участков не было точно известно, где именно и в каком порядке они располагаются. Суммарно эти неточности затрагивали около 8 процентов человеческого генома — что по размеру сопоставимо с целой хромосомой.

Разобраться с недостающими частями в геноме взялся Консорциум «От теломеры до теломеры» (T2T-Consortium, теломера — концевой участок хромосомы). В него вошли ученые из 54 институтов и лабораторий из разных стран (в том числе России), а результатом их работы стала первая полноценная сборка генома — о которой они рассказали в шести статьях в журнале Science.

Первая статья — это презентация новой сборки, в ней авторы рассказывают о том, какие методы они использовали, и подводят итоги своей работы. Новый геном получил имя CHM13 — по культуре клеток, которые стали донорами ДНК. Эта культура происходит из пузырного заноса — необычной опухоли человека, которая появляется, если оплодотворенная яйцеклетка по какой-то причине теряет материнские хромосомы (фактически это разновидность партеногенеза, подробнее об этом читайте в тексте «Половинка себя»). Пузырный занос удобен тем, что часто его геном состоит из удвоенного хромосомного набора, который принес с собой сперматозоид. А значит, обе копии каждой хромосомы должны быть практически идентичны (за исключением точечных мутаций и случайных поломок), и при секвенировании не нужно разбираться, на какой из копий расположен тот или иной участок.

Сборка CHM13 отличается от предшественников и технологией секвенирования. Предыдущие варианты генома были собраны из множества коротких последовательностей — то есть ДНК сначала разбивали на маленькие участки, прочитывали каждый в отдельности, а затем накладывали друг на друга. Но для гетерохроматина этот метод не подходит, поскольку там много повторяющихся участков, в расположении и числе которых легко ошибиться (например, некоторых генов рибосомальной РНК у человека может быть по 300-400 копий). Поэтому участники Консорциума T2T использовали метод длинных чтений (long-read sequencing), то есть разбивали ДНК на длинные части и прочитывали их целиком.

В результате в состав CHM13 вошли 3 054 815 472 пар нуклеотидов ядерной ДНК и 16 569 пар — из митохондриальной. Из них 182 миллиона пар — совершенно новые: их не было в предыдущей сборке генома 2019 года. В этом геноме, отмечают авторы работы, нет пробелов и нуклеотидов, которым не удалось найти место — он совершенно полный.

Сравнение старой и новой сборок в геноме по размеру, числу пробелов и обнаруженных генов

Подавляющая часть новых участков — это некодирующая ДНК, в основном центромерная (то есть из середины хромосом, в том месте, где они скрепляются друг с другом в характерный крест при мейозе). Тем не менее, исследователям удалось найти и новые гены — всего 1956 штук. Из них около сотни, по их оценкам, кодируют белки (остальные могут кодировать отдельные типы РНК или не работать совсем).

Остальные пять статей в выпуске посвящены отдельным углубленным исследованиям в рамках проекта. Например, в одной из работ рассказывается о центромерах, их разнообразии, структуре и эволюции. В другой — о повторах в геноме: авторы искали среди них ретротранспозоны (мобильные генетические элементы, которые могут перемещаться по геному или вставлять в него новые свои копии), в том числе активные. Третья посвящена сегментным дупликациям — длинным участкам с небольшим количеством копий, которые, вероятно, сыграли роль в эволюции приматов. Четвертая представляет карту метилирования новосеквенированных участков.

Наконец, еще одна статья посвящена практическим применениям нового генома. Ее авторы проверяли, насколько удобно использовать сборку CHM13, чтобы сравнивать с ней геномы отдельных людей и искать особенные варианты последовательностей. Для этого они воспользовались базой проекта «Тысяча геномов» и, сравнивая последовательности из базы с CHM13, нашли больше миллиона генных вариантов (тех, которые не показывало сравнение со сборкой GRCh38). Поэтому участники консорциума предложили назначить CHM13 новым стандартом для генетических и геномных исследований.

Сравнение качества двух сборок генома: предыдущей (GRCh38, верхние четыре полосы) и новой (CHM13, нижние четыре полосы). В новом варианте генома меньше ошибок — правда, меньше и генетическое разнообразие

Но и на этом расшифровка человеческого генома не закончится. В CHM13 остаются свои недоделки — например, в этой сборке нет Y-хромосомы. Это связано с тем, что клетки пузырного заноса несут по две одинаковых копии каждой хромосомы, а генотип YY не жизнеспособен. Поэтому эту хромосому придется собирать отдельно.

Кроме того, CHM13 — это не синтетический геном из клеток разных людей, как было с предыдущими сборками, а геном одной клеточной линии. Поэтому дальше Консорциуму предстоит собрать другие варианты геномов, чтобы их стандарт учитывал не только полную последовательность ДНК, но и разные ее варианты.

Источник: plus1.ру

Оставьте свой голос:

494
+

Комментарии Скрыть комментарии

Войдите, чтобы прокомментировать

Miss F
Miss F

Как интересно, пиши еще!!! Научились бы лечить все заболевания через редактирование генов!

ontheheath
ontheheath

Miss F, ого, какие люди! привет, мать! насчет редактирования пойду наверное гаттаку пересмотрю, хорошее кино :)

romee7
romee7

Miss F, мир точно будет совсем другим)) наверное, все было бы как у Хаксли

prior
prior

Miss F, оно вам надо? вероятность ошибки высока. лучше бы РНК изучали. очень софтовый вариант лечения через нее возможен.

ontheheath
ontheheath

prior, вроде изучают.

prior
prior

ontheheath, но новости именно про ДНК. к сожалению.

ontheheath
ontheheath

prior, ну что взять с нас, гуманитариев. что мне научпоп напишет - то я и читаю. расскажите пожалуйста про перспективы изучения рнк

prior
prior

ontheheath, РНК это заветный ключик к ДНК. причем всегда можно изменит е

prior
prior

ontheheath, причем, изменения в РНК не постоянно. их можно менять все время. изменения в ДНК не изменить. извините что сорвалось.

ontheheath
ontheheath

prior, спасибо, пойду потерроризирую знакомого биолога, может она мне болезной обьяснит)

prior
prior

ontheheath, вы не болезненная. вопрос вполне законен. явно не из Рен-ТВ.

Alab
Alab

prior, вы про то, что РНК способна к самопроизведению?

prior
prior

Alab, да. именно поэтому стали её искать как инопланетную жизнь.

Alab
Alab

prior, это правда очень интересно, тут и квантовую физику хочется подключить!

Miss F
Miss F

prior, мне надо!

Fenechka
Fenechka

Miss F, у меня мутация одного гена, надеюсь доживу , когда его можно будет убрать или поменять

MatildaChicha
MatildaChicha

Это, конечно, всё очень увлекательно и уверена, что в будущем это будет очень полезно человечеству. Но ещё бы кто-нибудь умный и толковый объяснил для тех, кто совсем не в теме, что это даёт на данном этапе развития науки. Найдётся ли тот, кто глубоко знает предмет и при этом умеет доходчиво излагать сложное для не специалистов?

ontheheath
ontheheath

MatildaChicha, условно говоря - ачивмент анлокд. про применение тут лучше специалистов подождать, я гуманитарий))

meghan_markle
meghan_markle
Показать комментарий
ontheheath
ontheheath

meghan_markle, эээ
мнения расистов с консьержами я не спрашивала, ну вам наверное станно понимать что это такое - признать что в чем-то не разбираешься досконально

Войдите, чтобы прокомментировать

Сейчас на главной

"Икона поколения": Зендая снялась для итальянского Vogue

"Икона поколения": Зендая снялась для итальянского Vogue

Фотосессии 17748 33
Дакота Джонсон снялась в фотосессии и дала интервью: о суде Деппа и Херд и своих отношениях с Крисом Мартином

Дакота Джонсон снялась в фотосессии и дала интервью: о суде Деппа и Херд и своих отношениях с Крисом Мартином

Фотосессии 36676 63
Эван Макгрегор рассказал о тяжелом разводе и реакции дочери на его новую семью: "Была отчужденность"

Эван Макгрегор рассказал о тяжелом разводе и реакции дочери на его новую семью: "Была отчужденность"

Новости 13211 65
"Стыдно, коллеги": Регина Тодоренко опровергла новость о своих родах и раскритиковала СМИ

"Стыдно, коллеги": Регина Тодоренко опровергла новость о своих родах и раскритиковала СМИ

Новости 16883 45
Образ дня: Селена Гомес в серебристом платье с разрезами на премьере в Лос-Анджелесе

Образ дня: Селена Гомес в серебристом платье с разрезами на премьере в Лос-Анджелесе

Звездный стиль 20012 41
Новые кадры со съемок: Марго Робби и Райан Гослинг на роликах в образах Барби и Кена

Новые кадры со съемок: Марго Робби и Райан Гослинг на роликах в образах Барби и Кена

Новости 23206 119
Аккаунт недели. Инстаграм* фотографа Елизаветы Породиной, которая работала с Натальей Водяновой и Брэдом Питтом

Аккаунт недели. Инстаграм* фотографа Елизаветы Породиной, которая работала с Натальей Водяновой и Брэдом Питтом

Медиа 7819 24
Редкий выход: Аврил Лавин вместе с женихом посетила вечеринку в Нью-Йорке
Хореограф и худрук балета МАМТ Максим Севагин рассказал о "культуре отмены", "новой этике" и блэкфейсе в "Баядерке"
Даню Милохина сравнили с Юрием Шатуновым. Милохин ответил: "Мое мастерство посоперничает с Элтоном нашим Джоном"
Филипп Киркоров с размахом отпраздновал день рождения сына. Среди гостей были Татьяна Навка, Тимати, Яна Рудковская
Голубая шуба и черное мини: Моника Беллуччи снялась в новой фотосессии
Бойфренд Меган Фокс Колсон Бэйкер разбил себе лицо бокалом и устроил драку на концерте в Нью-Йорке
Илья Варламов об эмиграции группы Little Big: "Еще один пример того, как русская культура бурлящим потоком покидает страну"
Адель вышла в свет с бойфрендом Ричем Полом
Дочь Мадонны Лурдес Леон снялась в рекламной кампании в стиле нулевых
Рэпера Ар Келли приговорили к 30 годам тюрьмы за педофилию и секс-торговлю несовершеннолетними
Кирилл Серебренников объявил о закрытии "Гоголь-центра". В сети прощаются с театром: "Это убийство"
Джулия Робертс и Джордж Клуни играют бывших супругов в фильме "Билет в рай": первый трейлер
Меган Маркл будет бороться за права женщин в США вместе с фем-иконой Глорией Стайнем: "Мы должны оказать давление на Белый дом"
Милла Йовович о запрете абортов в США: "Много новорожденных будет найдено в мусорных баках"
В сети обсуждают поцелуй Селены Гомес и Кары Делевинь в сериале "Убийства в одном здании"
Мини, макси, с открытой спиной: 7 льняных платьев для самых жарких летних дней
Частный самолет и гламурный кемпинг: Ким Кардашьян показала, как ее дочь Норт отпраздновала день рождения в "лагере"
Подругу Джеффри Эпштейна Гислейн Максвелл приговорили к 20 годам тюрьмы за секс-торговлю несовершеннолетними