Вчені закінчили секвенування генома людини. Знову.

Секвенування цілком повного генома людини - це робота десятиліть. Двадцять років тому проект генома людини (HGP) заявив про свою роботу, з зірочкою. Навіть десять років пізніше, повністю вісім відсотків генома - так звану "небажану ДНК" - вийшла за межі нашого розуміння. Але ідея небажаної ДНК була застрягла в колективному журналі науки. Мати природа - це дешевий, а гени дорогі. Живі речі втрачають гени для стійкості до загроз, яких вони не відчувають. Чому ДНК порушує свій власний принцип петритоня? Наяв багато дзеркальних аргументів.

Навіть коли ми розгорнули, що останні вісім відсотків залишалися декілька неприємних тримач. Але зараз, у шквалі більш ніж десятка однолітків, коаліція дослідників повідомляє, що вони послідовно виконуються цілим людським довідником, від початку до закінчення - теломера Теломера. Завдяки своїм зусиллям, не тільки ми знаємо, що робить ДНК "сміття", ми знаємо, як це це робить.

"Це велика справа", - сказав співавтори Еріх Д. Ярвис. "Кожна окрема пара генома людини зараз завершена".

"Ви думаєте, що, з 92 відсотками генома, завершені давно, ще вісім відсотків не буде внести багато", - додав Jarvis. "Але з цього не вистачає вісім відсотків, ми зараз отримуємо абсолютно нове розуміння того, як поділяють клітини".

"Як розбитий запис"

Єдина "репрезентативна" копія генома людини становить близько трьох мільярдів пар основ у довжину. Це гігантський. Під час секвенування дослідники розбивають молекули ДНК на частини керованої довжини. З еухроматином - 92% нашого геном, що секували HGP - це легко вишивати послідовність разом. Проблема виникає, коли настає час до послідовності та зрештою гетерохроматину: ДНК цього останніх восьми відсотків.

Далеко від небажаного, гетерохроматинових кодів для важливих гвинтиків у клітинній техніці, яка обробляє нашу ДНК. Замість кодування "нормальних" білків гетерохроматин робить молекули ДНК-аксесуарів, включаючи тип, що називається центромерами. Centromeres - це трохи, що утримує дві нитки хромосоми разом, і вони є незамінною частиною поділу клітин. Але до цих пір центромери були головною перешкодою у зусиллях, щоб забити довідковий геном.

Деякі ділянки петлі гетерохроматину на одній серії декількох ядерних захворювань, що повторюють їх знову, як розбитий запис. Інші - це лише довгі ділянки того ж нуклеобази - думають "aaaaaaaaaaaaaaaa", але тисячі баз. Центромери мають обидва. Історично, важко сказати, як довго ці повторювані розтяжки, не кажучи вже про це правильно. Однак, міжнародна група генетиків вирішила провести їх зусилля, закликаючи консорціуму Telomere-to-telomere (T2T). Лабораторія JARVIS використовувала ряд інструментів, щоб допомогти T2T очистити "брудні" ДНК-послідовності та створювати результати без помилок.

Мерфін ДНК

Один такий інструмент - Мерфін. Merfin - це інструмент Sequencing DNA, який використовується для очищення деяких з найбільш схильних до довжини похибки у геномі людини, включаючи Centromeres.

"Геном, які ми генеруємо в лабораторії, можуть мати багато помилок у них", - сказав Джуліо Форменті, постдокс у лабораторії Jarvis, який розвинув Мерфін. "Якщо навіть одна або кілька базових пар неправильні, це може мати великі наслідки для загальної точності геномної послідовності". Centromeres довгі і повторювані, тому вони дуже сприйнятливі до такого виду помилок. Але вони досить важливі, щоб ми повинні отримати їх правильно.

"Розтягування ідентичних пар основ, таких як AAA, важкі для існуючої технології для оцінки", додано formenti. "У цих послідовностях часто є помилки. Мерфін виправляє їх. "

Команда T2T зосередила свою увагу на одному геному, отриманому з свого роду нежиттєздатної клітини, створеної, коли сперма запліднює яйце, яке не має ядра. Через цей глюк у їх розвитку ці клітини мають дві копії ДНК Батька - і немає інформації від матері. Вони диплоїдні клітини, але вони мають єдину гену. Це зробило їх першокласними цілями для використання як єдиного кінця до кінця. Він також зробив їх першокласними цілями для Мерфіна.

Окрім Merfin, дослідники використовували тихоокеанські біологічні матеріали Hifi DNA Sequencing машина, а також методом послідовності Nanopor Oxford Nanopore. Нанопоре здатний читати до мільйона пар основ у той час, тоді як HiFi перевершує точність. Раптом, центромери стали набагато простішими для послідовності та вирівнювання. "Це був останній шматок головоломки, як покласти нову пару окулярів", - сказав співробітник співробітництва Coauthor та T2T Адам Філіппі, дослідник у Ніх.

Дивлячись вперед

Поки новий еталонний геном завершений, він прийшов з однієї гени. Тому послідовність генома людини не автоматично не представляє повного різноманіття людських гаплотипів. "Щоб вирішити цю упередження", дослідники пишуть в одному звіті, "еталонний консорціум" Людський Pangenome "приєднався до консорціуму T2T, щоб побудувати колекцію високоякісного довідкового гаплотипів з різноманітного набору зразків". Таким чином, дослідники мають намір переслідувати референтний генома для всієї людської раси.

Тим часом, вчені мають намір використати цей повідний геном, щоб краще зрозуміти генетичні захворювання, старіння та процес еволюції людини.

"З тих пір, як у нас був перший проект послідовності генома людини, визначення точної послідовності складних геномних регіонів було складним," консорціум з консорціумом T2T Evan Eichler сказав у заяві. - Я в захваті, що ми отримали роботу. Повний план збирається революціонізувати, як ми думаємо про геномну варіацію людини, хворобу та еволюцію. "

Так, "Мерфін" ДНК "- це жарт з дівчатками. Я все ще думаю, що це смішно, і я помру на цьому пагорбі.