Ученым удалось практически полностью секвенировать труднодоступные области ДНК и представить новый вариант полного генома человека, в котором обнаружились уникальные для Homo sapiens гены.
В выпуске журнала Science от 1 апреля 2022 года консорциум «Telomere-to-Telomere» (T2T) представили наиболее полную на сегодняшний день последовательность человеческого генома из 3,055 миллиардов пар оснований, включающую в себя сборки без пробелов всех хромосом (от теломеры до теломеры), кроме хромосомы Y. Новый геном получил имя T2T-CHM13 — по культуре клеток, которые стали донорами ДНК.
В этом же номере вышла еще одна статья, описывающая структуру и функции участков генома, называемых сегментарными дупликациями. Выяснилось, что эти области имеют решающее значение в понимании эволюции человека, поскольку являются источниками генетического разнообразия. Из примерно 20 000 известных человеческих генов около 950 возникли в результате амплификации участков генома. В ходе работы над T2T-CHM13 было выявлено около 180 новых кодирующих белок генов, причем практически все они происходят из участков сегментарных дупликаций. Эти области генома были расшифрованы совсем недавно, поскольку их секвенирование представляет из себя особо сложную техническую задачу.
Благодаря сегментарным дупликациям у человека смогли появиться гены, обеспечивающие увеличение количества нейронов и формирование дополнительных синаптических связей во фронтальной коре. Именно это позволило Homo sapiens обрести мышление и речь. Одним из ярких примеров является семейство генов TBC1D3. В геноме человека может содержаться до 50 очень схожих друг с другом вариаций гена TBC1D3. Именно с увеличением разнообразия этого гена связано расширение области префронтальной коры. Сегментарные дупликации этих генов происходили многократно на разных этапах эволюции приматов, а последний раз – от 2 до 2,6 миллионов лет назад, когда появился род Homo.
Успешное прочитывание и сборка одного генома — это далеко не финал. Следующим шагом ученые планируют собрать не только полную последовательность ДНК (с учетом Y хромосомы), но и разные ее варианты. Для этого планируется просеквенировать и собрать геномы 350 человек со всего мира, чтобы создать новый «стандартный» геном, который максимально отразит разнообразие человеческих популяций.
Источники: Mitchell R. Vollger et al, Segmental duplications and their variation in a complete human genome, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abj6965 Nurk, Sergey, et al. The complete sequence of a human genome, Science (2022) DOI: 10.1126/science.abj6987
