Les séquences chromosomiques Y terminées offrent un aperçu de la structure et de la variation des répétitions

NEW YORK – Alors qu'une équipe de recherche présente les résultats d'une version complète et nouvellement assemblée du chromosome Y riche en répétitions, un autre groupe a commencé à recenser la variation structurelle et génomique qui existe à travers le chromosome sexuel d'un individu à l'autre.

Pour la première des études, publiée mercredi dans Nature, les membres du consortium Telomere-to-Telomere (T2T) se sont tournés vers une combinaison de lectures longues HiFi de Pacific Biosciences, de lectures ultralongues Oxford Nanopore, de lectures courtes Illumina, Strand-seq, avancées approches d'assemblage, assemblage manuel et méthodes bioinformatiques pour assembler un assemblage de chromosomes Y sans lacunes couvrant près de 62,5 millions de paires de bases.

"Le chromosome Y joue un rôle essentiel dans le développement sexuel et la fertilité, mais c'est également l'un des chromosomes les plus répétitifs et les plus difficiles à séquencer du génome", a expliqué l'auteur principal et correspondant Adam Phillippy, chercheur au NHGRI et chef du consortium T2T, dans un email. "Pour cette raison, c'était le dernier des 24 chromosomes humains à être complètement lu et il était souvent négligé dans les études génomiques antérieures."

Lorsque l'équipe a annoté la séquence à l'aide de données de séquence d'isoformes d'ARN sur des cellules lymphocytaires B et de cellules souches pluripotentes induites, ainsi que de données publiées sur l'expression génique représentant plusieurs types de données, elle a trouvé 30 millions de bases de séquences et 41 gènes codant pour des protéines prédits non détectés. rapporté dans le passé. Ensemble, les nouvelles données représentaient plus de la moitié de la séquence totale du diminutif chromosome.

Chemin faisant, les enquêteurs ont repéré des circuits de régulation et des réarrangements méconnus sur le chromosome sexuel, tout en mettant en évidence des altérations liées à l'infertilité masculine et à d'autres conditions.

"La cartographie de ces régions du génome jusqu'alors inconnues n'est que la première étape d'un long voyage vers la compréhension de son fonctionnement", a-t-il ajouté, notant que les séquences du chromosome Y nouvellement complétées "seront d'un grand intérêt pour les chercheurs étudiant le développement sexuel, la fertilité, la généalogie". , certains cancers, l'évolution, [et cetera], qui ont tous des liens fascinants avec le Y."

Le chromosome Y a traditionnellement été difficile à séquencer et à assembler entièrement, car il contient des répétitions rampantes allant de séquences palindromiques qui lisent la même chose en arrière ou en avant jusqu'à des séquences d'ADN satellite hautement répétitives couvrant de grandes étendues de séquence non codantes.

Bien qu'il soit surtout connu pour sa contribution au développement et à la fertilité masculins, le chromosome a également été impliqué dans d'autres traits et conditions, tandis que des études antérieures suggèrent que le développement sexuel dépend des contributions génétiques d'autres parties du génome.

Les derniers travaux complètent les efforts antérieurs du T2T visant à combler les lacunes entre les chromosomes humains à l’aide des données générées pour une môle hydatiforme dépourvue de chromosome Y – travaux rapportés dans Science en 2022.

Parmi les informations déjà obtenues à partir du chromosome Y complété, les chercheurs ont souligné des délétions palindromiques liées à la répétition qui semblent coïncider avec l'azoospermie, une forme d'infertilité masculine marquée par un éjaculat sans spermatozoïdes.

"La région du facteur azoospermie sur le chromosome Y contient un nombre inhabituel de ces palindromes", a déclaré Phillippy, notant que de telles structures "sont généralement instables, mais il semble que la sélection naturelle les favorise sur les chromosomes sexuels".

L'équipe a également repéré une « matrice de gènes » multigénique pour le gène TSPY lié à la production de spermatozoïdes, présent en environ 10 à 40 copies chez différents porteurs du chromosome Y, contribuant potentiellement à stimuler l'expression du gène au cours du processus de spermatogenèse.

La nouvelle séquence de référence du chromosome Y a en outre indiqué une variation d'une personne à l'autre dans l'emplacement d'un gène connu sous le nom de TSPY2, qui est apparu à l'un des deux emplacements distincts en fonction de l'individu profilé en raison de l'échange de séquences entre les régions répétitives du chromosome Y. .

Dans un article connexe de Nature, les membres du Human Genome Structural Variation Consortium se sont tournés vers le séquençage à lecture longue, le Strand-seq, la cartographie optique de Bionano Genomics et d'autres approches pour comparer les séquences du chromosome Y de 43 individus divers, révélant une surreprésentation des grandes inversions et des taux de mutation distincts dans des séquences spécifiques aux hommes, entre autres variations récurrentes.