Sekwencjonowanie genomu człowieka zakończone

Projekt opisania ludzkiego genomu jest wreszcie skończony. To, co wiele lat temu rozpoczęto w ramach Human Genome Project, zostało teraz dokończone. Pierwszy projekt opisał około 92 proc. naszego DNA, skupiając się na tej części, która odpowiedzialna jest za ekspresję informacji w celu powstawania białek. Pozostałe DNA, które wcześniej nazywano „śmieciowym”, okazało się równie interesujące. Otwiera naukę m.in. na lepsze rozumienie tego, jak powstają komórki.

31.03.2022Aktualizacja: 04.04.2022Opublikował: RK

Gdy prawie 20 lat temu zespół Human Genome Project ogłaszał, że zakończył realizację największego projektu w dziejach biologii oraz opis całego kodu DNA człowieka, były to zdecydowanie przedwczesne oświadczenia. Z pewnością dokonano czegoś wielkiego i wspaniałego, opisując i udostępniając badaczom na całym świecie sekwencje DNA większości genów kodujących białka w ludzkim organizmie. Niemniej kod genetyczny nie jest wyłącznie programatorem fabryki białek. Znaczna część genomu to informacje niekodujące i spory fragment tego – bo aż 8 procent całego genomu – nie była dotąd jeszcze sekwencjonowana i zbadana. 151 milionów par genów, nazywanych przez niektórych „śmieciowym DNA”, wciąż pozostawało białą plamą na mapie, pominięte przez Human Genome Project.

Tych końcowe 8 procent zostało wreszcie zbadane i opisane przez duży międzynarodowy zespół badawczy prowadzony przez dr. Adama Phillippy’ego z amerykańskiego National Institutes of Health. Wyniki prac tego zespołu zostały opisane w czasopiśmie „Science”.

Wygląda na to, że ten od dawna brakujący kawałek układanki zawiera znacznie więcej niż tylko „śmieci”. Chociaż opisany fragment DNA faktycznie nie jest odpowiedzialny za kodowanie białek, które stanowią podstawę budowy naszego organizmu, to przynajmniej część z nich odgrywa istotną rolę w wielu funkcjach komórkowych. To właśnie te elementy genomu mogą leżeć u podstaw tych stanów, w których podział komórek wymyka się z spod kontroli, jak ma to miejsce w przypadku nowotworów.

– Wydawać by się mogło, że skoro od tak dawna mamy opisane 92 procent ludzkiego genomu, brakujące 8 procent nie powinno zasadniczo zmienić obrazu całości – opowiada prof. Erich D. Jarvis z Rockefeller University, współautor badań, odpowiedzialny za opracowanie metody, która pozwoliła na odczytanie części genomu. – A jednak, z tych ostatnich 8 procent wyczytaliśmy zupełnie nowe rozumienie tego, jak dzielą się komórki, co otwiera przed nami możliwość badań nad chorobami, których działania dotąd nie rozumieliśmy.

Główny składnik chromosomów stanowi chromatyna, czyli włóknista substancja zawierająca w sobie między innymi DNA. Kiedy chromatyna jest mniej skondensowana, wówczas łatwiejsza jest aktywność ekspresyjna DNA. Tak „luźną” chromatynę badacze nazywają euchromatyną. To właśnie na niej, stanowiącej większą część całości, skoncentrowane były badania w ramach Human Genome Project (HGP). Badacze uznali wówczas, że euchromatyczne DNA jest łatwiejsze do przeanalizowania niż to, które znajduje się w bardziej skondensowanej formie, którą określa się jako heterochromatynę.

Sekwencje heterochromatyczne za centromerami, które leżą w rdzeniach chromosomów i przeprowadzają podziały komórkowe, zostały w tym wieloletnim projekcie oznaczone długimi ciągami N dla „nieznanej zasady” w ludzkim genomie referencyjnym. Podobnie pominięto sekwencje krótkich ramion chromosomów 13, 14, 15, 21 i 22.

Nauka jednak nie stoi w miejscu i to, co było trudne lub niemożliwe 20 lat temu, z czasem stawało się coraz łatwiejsze. Projekty, takie jak Vertebrate Genomes Project (współprowadzony przez prof. Jarvisa z Rockefeller University projekt badania wspólnego DNA kręgowców) umożliwiły wypracowanie nowych technik i metod, które w końcu pozwoliły na wypełnienie luk pozostawionych przez HGP. Okazało się też, że w HGP znalazły się pewne błędy i nieścisłości, które teraz można było skorygować. Poprawiono więc regiony euchromatyczne, a heterochromatyczne przedstawiono w pełnym świetle. Wreszcie opisano naprawdę kompletny ludzki genom.

Pod artykułem opublikowanym w „Science” 31 marca 2022 roku podpisanych jest 101 naukowców z różnych stron świata (głównie amerykańskich). Instytucją spajającą było konsorcjum Telomere-to-Telomere (T2T) i amerykańska National Institutes of Health.

Badania źródłowe: Sergey Nurk et al, The complete sequence of a human genome, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abj6987.

Opracowano na podstawie artykułu The human genome is, at long last, complete opublikowanego na stronie internetowej Rockefeller University.