Durante años, los científicos se han esforzado por descifrar la secuencia del cromosoma Y, el cromosoma sexual masculino. Sin embargo, su compleja estructura plantea enormes desafíos. Pero todos sus esfuerzos han dado sus frutos: finalmente se ha mapeado la secuencia completa del esquivo cromosoma Y.
Este hito no sólo completa el espectro de los cromosomas humanos sino que también introduce una gran cantidad de nueva información en la referencia del genoma humano. Esta adición crucial, principalmente de las intrincadas regiones satélite del ADN, comprende la asombrosa cifra de 30 millones de bases. El nuevo análisis llena vacíos críticos que abarcan más de la mitad de la longitud del cromosoma Y. Entre los nuevos hallazgos se encuentran 41 genes codificadores de proteínas completamente nuevos que probablemente conducirán a una nueva comprensión de la reproducción, la evolución y la dinámica de las poblaciones humanas, pero también de enfermedades genéticas como el cáncer.
“Ahora que tenemos esta secuencia 100% completa del cromosoma Y, podemos identificar y explorar numerosas variaciones genéticas que podrían estar impactando los rasgos y las enfermedades humanas de una manera que no podíamos hacer antes”, dijo el primer autor Dylan Taylor, genetista y candidato a doctorado de Johns Hopkins.
Decodificando el cromosoma Y
El cromosoma Y, junto con su homólogo, el cromosoma X, es ampliamente reconocido por su papel en el desarrollo sexual. Si bien estos cromosomas contribuyen significativamente a la diversidad de las características sexuales humanas, es importante señalar que el desarrollo sexual humano implica una interacción intrincada en todo el genoma.
Esta intrincada danza genética entre varios cromosomas da lugar a la diversa gama de características que se observan entre los individuos, independientemente del género. Investigaciones recientes sugieren que el cromosoma Y contribuye a otras áreas de la biología humana más allá del desarrollo sexual, incluido el riesgo y la gravedad del cáncer.
La monumental tarea de secuenciar el cromosoma sexual masculino fue encabezada por el consorcio Telomere-to-Telomere (T2T), en el que participan más de 100 científicos internacionales. El mismo consorcio fue responsable de revelar la secuencia completa de un genoma humano en 2022. Ese trabajo anterior se centró en dos cromosomas X, pero más del 50% de la secuencia del cromosoma Y seguía siendo enigmática. El cromosoma Y siempre ha sido un hueso duro de roer. Es conocido por sus patrones moleculares esquivos y repetitivos organizados en palíndromos (secuencias que se leen igual hacia adelante y hacia atrás) que abarcan incluso más de un millón de pares de bases.
Imagina intentar leer un libro cortado en tiras. Si cada tira contiene información única, es más fácil organizarlas y pegarlas nuevamente en páginas legibles en una secuencia que tenga sentido. Sin embargo, cuando la misma frase se repite innumerables veces, el orden original se vuelve difícil de alcanzar. ¿Este fragmento de contenido estaba en la página 3 o 57? No hay una manera fácil de saberlo. Aproximadamente 30 millones de letras (bases) del cromosoma Y consisten en secuencias repetitivas, similar a encontrar las mismas pocas frases repitiéndose en la mitad de la extensión de un libro.
Descifrando el código repetitivo
Para desentrañar los misterios de estos tramos repetitivos, el Consorcio T2T aprovechó tecnologías de secuenciación de ADN de vanguardia, métodos de ensamblaje innovadores y conocimientos obtenidos de la secuenciación de los otros 23 cromosomas humanos sin espacios.
El Dr. Adam Phillippy, investigador principal del NHGRI y líder del consorcio, comentó que “la mayor sorpresa fue cuán organizadas están las repeticiones. No sabíamos qué componía exactamente la secuencia faltante. Podría haber sido muy caótico, pero en cambio, casi la mitad del cromosoma está formado por bloques alternos de dos secuencias repetidas específicas conocidas como ADN satélite. Hace un patrón hermoso, parecido a una colcha”.
Esta secuencia del cromosoma Y, ahora completa, arroja luz sobre numerosos genes a los que podría dirigirse la terapia. Por ejemplo, la región del factor de azoospermia alberga genes relacionados con la producción de esperma. Los investigadores se centraron en la estructura de los “palíndromos” en esta región: repeticiones invertidas que ocasionalmente forman bucles de ADN. Estos bucles pueden provocar inadvertidamente eliminaciones en el genoma, alterando la producción de esperma y afectando potencialmente la fertilidad. Con la secuencia completa del cromosoma Y, los científicos pueden analizar meticulosamente estas deleciones y sus repercusiones en la producción de esperma. En el proceso, puede haber una manera de revertir esta anomalía.
T2T también encontró genes repetidos. Estos genes, a diferencia de la estructura habitual de dos copias, están organizados en conjuntos a lo largo de tramos de ADN. TSPY, un gen implicado en la producción de esperma, fue descubierto en la secuencia del cromosoma Y. El análisis reveló que diferentes individuos portaban entre 10 y 40 copias de TSPY.
“Cuando se encuentran variaciones que no se han visto antes, la esperanza siempre es que esas variantes genómicas sean importantes para comprender la salud humana”, dijo el Dr. Phillippy. “Las variantes genómicas médicamente relevantes pueden ayudarnos a diseñar mejores diagnósticos en el futuro”.
Además, este logro contribuye significativamente a comprender la evolución de la población humana. A diferencia de otros cromosomas, el cromosoma Y se transmite con poca recombinación, lo que permite a los investigadores rastrear cambios genéticos entre generaciones.
Paralelamente a la investigación T2T, el Consorcio de Variación Estructural del Genoma Humano ha publicado las secuencias de 43 cromosomas Y humanos distintos. Estos avances, junto con la secuencia integral del genoma humano y el “pangenoma” recientemente publicado, señalan una era de oportunidades sin precedentes para desentrañar las complejidades de la biología humana.
Los descubrimientos innovadores aparecieron en la revista Nature.
Fuente: ZME Science.
