Décadas depois, o puzzle do cromossoma Y foi finalmente desvendado
Cromossomas XY
Um dos cromossomas mais pequenos dos seres humanos, o cromossoma
sexual masculino, é o último a ser totalmente sequenciado. A
investigação permitirá descobrir, no futuro, que papel desempenha o
cromossoma Y no desenvolvimento dos homens, na fertilidade e em doenças
com causa genética.
Este mês, fez-se história: uma equipa composta por mais de uma centena
de cientistas conseguiu preencher as lacunas existentes na sequenciação
genómica do cromossoma Y, vinte anos depois de ter sido publicado o primeiro esboço do seu código de ADN.
A investigação, que deu origem a dois artigos científicos publicados na Nature,
revela o catálogo completo dos genes do cromossoma sexual masculino – o
último cromossoma humano a ser totalmente sequenciado – e a forma como
estão organizados.
“É um trabalho espantoso e um estudo de referência em genética”,
reagiu Dianne Newbury, professora de genética médica na Universidade de
Oxford Brookes, que não esteve envolvida na investigação, ao Live Science. “A sequenciação do cromossoma Y fornece uma imagem completa de todo o genoma humano e vai dar início a muitos estudos sobre o cromossoma sexual que não tinham sido possíveis até então.”
O puzzle Y
O cromossoma Y é um dos dois cromossomas, juntamente com o cromossoma X, responsável por determinar o sexo biológico nos seres humanos. As mulheres têm normalmente dois cromossomas X, enquanto os homens têm um de cada tipo.
É importante para o desenvolvimento das características sexuais
masculinas, uma vez que transporta o gene da região determinante do sexo
Y (SRY), que codifica uma proteína que promove o desenvolvimento dos
testículos e bloqueia o desenvolvimento dos órgãos femininos, como o
útero e as trompas de falópio.
Foi parcialmente sequenciado em 2003 como parte do Projeto Genoma Humano,
que produziu o primeiro esboço do genoma humano. No entanto, o
cromossoma Y tem uma estrutura bastante complexa que contém muitas
sequências longas e repetitivas de ADN e, até agora, menos de 50% da sua
sequência era conhecida.
“Quando estamos a reconstruir um genoma, não podemos sequenciar um
cromossoma inteiro de uma só vez”, explicou Adam Phillippy, autor
principal de um dos novos estudos e investigador sénior do Instituto
Nacional de Investigação do Genoma Humano. “Tal como na reconstrução de
um puzzle, são as partes repetitivas que parecem iguais que são sempre
as mais difíceis. Por isso, guardamo-las para o fim.”
Usando uma combinação de tecnologias de ponta de sequenciação de ADN e
de aprendizagem automática, assim como conhecimentos adquiridos através
da sequenciação dos outros 23 cromossomas humanos, a equipa de
Phillippy conseguiu sequenciar completamente o cromossoma Y.
Os cientistas descobriram que contém 62.460.029 pares de bases de ADN,
os pares de “letras” que constituem os degraus da escada do ADN. São
mais 30 milhões do que no genoma de referência mais atual, o GRCh38, que
tem sido continuamente melhorado nos últimos 20 anos.
Corrigindo alguns erros no GRCh38, a equipa descobriu as estruturas
completas de várias famílias de genes, como o DAZ e o RBMY, que estão
envolvidos na produção de esperma.
Também identificou 41 novos genes codificadores de proteínas
e descobriu novas informações sobre regiões não codificadoras
conhecidas como ADN satélite – que não transportam esquemas para
proteínas –, bem como sequências que, no passado, foram frequentemente
confundidas com ADN bacteriano.
Utilizando as lições que aprenderam na construção deste novo genoma, chamado T2T-Y, a equipa desenvolveu um software chamado Verkko
que pode ser usado para montar eficientemente as sequências completas
de cromossomas adicionais. Este passo foi muito importante na
investigação, uma vez que o T2T-Y foi construído a partir do cromossoma Y
de apenas um dador, pelo que não dá uma imagem completa da forma como
este pode variar entre as pessoas.
Num segundo estudo, os cientistas utilizaram o Verkko para reunir os
cromossomas Y de 43 homens, de 21 países diferentes, que doaram amostras
de ADN ao Projeto 1000 Genomas. Estas sequências refletem a extensão da
diversidade moderna do cromossoma Y, com os 43 cromossomas e o T2T-Y a partilharem um antepassado comum há cerca de 183 mil anos.
As sequências variavam entre 45,2 milhões e 84,9 milhões de pares de bases e, no seu conjunto, mostram que o cromossoma Y diversificou substancialmente o seu tamanho e estrutura ao longo do tempo.
As mais recentes descobertas poderão vir a facilitar a deteção de variantes genéticas
no cromossoma Y, de forma a associá-las a características específicas, e
o desenvolvimento de tratamentos personalizados para doenças genéticas
ou cancro.
Ambos os artigos científicos podem ser consultados aqui e aqui.
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