Cientistas encontram os últimos resquícios do genoma humano que faltavam no cromossomo Y

Há mais de 20 anos, o genoma humano foi sequenciado pela primeira vez. Embora a primeira versão estivesse cheia de “buracos” representando sequências de DNA ausentes, o genoma foi gradualmente melhorado em rodadas sucessivas. Cada um deles aumentou a qualidade do genoma e, ao fazê-lo, resolveu a maioria dos espaços em branco que nos impediam de ter uma leitura completa do nosso material genético.

A dificuldade fundamental que os investigadores enfrentam na leitura do genoma de ponta a ponta é o enorme número de sequências repetidas que o povoam. Os cerca de 20.000 genes que nós, humanos, possuímos ocupam apenas 2% de todo o genoma. Os 98% restantes são essencialmente constituídos por essas famílias de sequências repetidas, elementos móveis conhecidos como transposons e retrotransposons e – em menor extensão, mas funcionalmente importante – sequências reguladoras da expressão gênica. Eles funcionam como interruptores que determinam quando e onde os genes são ligados e desligados.

Em março de 2022, uma grande revisão do genoma foi publicada na revista Ciência. Um consórcio internacional de pesquisadores conhecido como “T2T” (telômero a telômero, que são as extremidades dos cromossomos) usou uma nova estratégia baseada em um tipo de célula (CHM13) que retém apenas uma cópia de cada cromossomo.

Combinados com as mais recentes técnicas de sequenciação de ADN, os investigadores conseguiram adicionar cerca de 200 milhões de letras ao genoma humano, resolvendo a maioria das lacunas nos cromossomas 1 a 22.

O único que ficou de fora foi o menor de todos os cromossomos que nós, humanos, temos: o Y. É um cromossomo exclusivamente masculino e também o mais complexo, com sequências repetidas de todos os tipos.

O cromossomo Y, finalmente completo

Cada um de nós possui 46 cromossomos em nossas células, dispostos em pares. Na verdade, existem 23 pares de cromossomos, 22 pares de cromossomos autossômicos (1 a 22) e um par de cromossomos sexuais (que pode ser X ou Y).

De cada par de cromossomos herdamos um de nosso pai e um de nossa mãe. A maioria das mulheres tem a configuração cromossômica 46XX – o último par de cromossomos, 23, é composto de duas cópias do cromossomo X. A maioria dos homens tem a configuração do cromossomo 46XY, o que significa que o par de cromossomos sexuais consiste em um cromossomo X e um cromossomo Y.

O cromossomo Y, presente apenas nos homens, contém os genes responsáveis ​​pelo desenvolvimento dos órgãos sexuais masculinos, em particular o gene mestre desculpa, o que desencadeia uma cascata de eventos que eventualmente converte uma gônada inicial indiferenciada nos testículos, onde os espermatozoides são produzidos. Na ausência do desculpa gene (como nas mulheres 46XX), essa gônada primordial eventualmente se desenvolve nos ovários, onde os óvulos são produzidos.

O consórcio T2T resolveu os problemas técnicos que impediam a conclusão da sequência do cromossoma Y e, ao fazê-lo, descobriu 40 genes codificadores de proteínas até então desconhecidos. Conforme detalhado em um artigo na revista Natureza, isto acrescenta mais 30 milhões de letras ao comprimento do genoma humano total, que teria agora 3,23 mil milhões de letras. O novo genoma de referência, denominado T2T-CHM13+Y, foi disponibilizado a toda a comunidade científica pelos autores do estudo.

Juntamente com a sequência completa do cromossomo Y, Natureza publicou um segundo estudo sobre as sequências de 43 cromossomos Y derivados de humanos que viveram nos últimos 183 mil anos. A sua análise revela uma grande diversidade tanto no tamanho como na estrutura deste cromossoma Y ao longo da evolução. Os pesquisadores detectaram, entre outras coisas, grandes inversões de sequência – fragmentos de DNA que são invertidos e inseridos de cabeça para baixo.

O fato de sabermos mais sobre o cromossomo Y é uma ótima notícia. Há cerca de um ano, vimos outro avanço científico correlacionando a perda comum do cromossoma Y em muitas células com uma esperança de vida mais curta para os homens em comparação com as mulheres. E está claro que informações muito mais valiosas estão escondidas nos genes.

A iniciativa pangenoma

Estes dois novos estudos aumentam significativamente o nosso conhecimento do ADN humano, resolvendo o que ainda temos de descobrir sobre o cromossoma mais pequeno mas mais complexo do nosso genoma. Eles vêm na esteira da iniciativa pangenoma, que visa capturar a variabilidade genética que existe entre os seres humanos. Embora todos compartilhemos uma grande parte do nosso genoma, diferimos em aproximadamente 0,1%. Isto corresponde a uma diferença de mais de 3 milhões de pares de letras entre dois indivíduos quaisquer.

Com a iniciativa pangenoma, não teremos mais um único genoma de referência, mas centenas que ilustrarão de forma mais confiável as nossas semelhanças e diferenças genéticas. Entre outras coisas, isto deverá ajudar-nos a detectar mais facilmente mutações genéticas associadas a milhares de doenças congénitas.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.