Lidský chromozom X byl poprvé v historii kompletně osekvenován

Sekvenování genetické informace je zcela zásadním objevem, kterého lidstvo v druhé polovině minulého století dosáhlo. Umožnilo nám, podobně jako v knize, číst jednotlivé kapitoly a věty, respektive geny, které nesou svůj význam, tedy kódovaný protein. Díky němu můžeme zjistit pořadí jednotlivých nukleotidů, laicky přezdívaných jako "písmena" a určit kompletní sekvenci genů, nebo celých genomů.

Ačkoli první sekvenování provedl již roce 1970 Ray Wu z Cornellské univerzity, s nástupem tzv. sangerovy metody a řady dalších byl učiněn obrovský krok kupředu. Díky nekončícímu vývoji sekvenačních postupů bylo docíleno například toho, že jsme schopni velice rychle přečíst kompletní sekvenci celých chromozomů i genomů. Přestože jsme schopni jednotlivé nukleotidy číst takřka 50 let, některé milníky nám stále unikaly. Přesněji řečeno – až dodnes.

Část genomu, která doposud unikala kompletnímu sekvenování, byl X, lidský pohlavní chromozom. Nově se však vědcům podařilo v rámci projektu Human Genome tento chromozom sekvenovat od začátku až do konce a přečíst tak více než tři miliony párů bazí, které zůstávaly až doposud nezmapované. Jejich výsledky byly publikovány v časopise Nature.

U lidí určuje chromozom X pohlaví potomka. Zygota, tedy útvar vzniklý splynutím vajíčka a spermie, přijímá dva pohlavní chromozomy – po jednom od každého z rodičů. Zatímco kombinace XX vede k ženskému pohlaví, kombinace XY k mužskému.

Přestože již mezi roky 1990 až 2003 probíhala rozsáhlá mezinárodní studie, která podrobně studovala lidský genom, a jejíž výsledkem byla téměř kompletní sekvence lidské DNA, pokryla stále jen 92% z celkového množství genetické informace člověka. Pozdější doplňující práce některé mezery doplnily, část ovšem stále zůstávala neznámá. Tyto "mezery" se nacházely především v koncových oblastech chromozomů takzvaných telomerách, které obsahují obrovské úseky shodných bází (tzv. repetic) a které bylo vždy obtížné sekvenovat. To především z toho důvodu, že při sekvenování dochází ke "čtení" pouze krátkých úseků DNA. Pokud se tyto segmenty opakují, není snadné zjistit, kde další úsek začíná a v tu chvíli se v množství stejných písmen ztrácíme. S tímto problémem se potýkal rovněž pohlavní chromozom X, který mezinárodní tým genetiků nově sekvenoval kompletně celý.

Mezinárodní tým ovšem nesekvenoval chromozom X z normální lidské buňky, nýbrž ze speciálního typu, který obsahuje dva identické z modelového genomu, označovaného CHM13. Aby předešel zmíněným problémům při sekvenování dlouhých repetic, použil zcela inovativní techniku, která čte velice dlouhé kusy najednou.

K čemu je ovšem dobré tyto doposud nezmapované úseky pohlavního chromozomu znát? "Díky naší práci zjišťujeme, že některé sekvence z těchto koncových částí stojí za nejčastějšími genetickými změnami v lidské populaci. Díky tomu můžeme snáze chápat evoluční procesy našeho druhu a problematiku dědičných chorob," říká Karen Miga, hlavní autorka studie. Tento projekt je ovšem pouze začátek, neboť tým plánuje do konce letošního roku kompletně zmapovat všech zbývajících 23 chromozomů. Pokud uspějí, nadělí nám pod stromeček kompletní sekvenci lidského genomu.

Originální publikace: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2547-7

Zdroj: New Atlas, zdroj titulního obrázku: vchal, iStock