Cientistas decodificam o cromossomo Y, chave para o desenvolvimento masculino

Uma equipa de investigação internacional conseguiu a primeira sequenciação completa do cromossoma Y humano, que está intimamente ligado ao desenvolvimento masculino.

Este é o último cromossomo humano a ser totalmente sequenciado, um esforço que pode lançar luz sobre tudo, desde fertilidade até doenças.

O trabalho foi liderado pelo Consórcio Telomere-to-Telomere (T2T), que é uma equipe de pesquisadores financiada pelo Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano (NHGRI) em Bethesda, Maryland, parte dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA.

A nova sequência preenche lacunas em mais de 50% do comprimento do cromossomo Y.

A pesquisa, publicada na Nature, descobriu importantes características genômicas, incluindo fatores na produção de espermatozoides.

Embora os cromossomos X e Y tenham um papel central no desenvolvimento sexual, os fatores envolvidos estão espalhados por todo o genoma e são muito complexos, de acordo com o estudo.

Outro trabalho recente mostrou que os genes do cromossoma Y contribuem para outros aspectos da biologia humana, incluindo o risco de câncer.

Os pesquisadores completaram a primeira sequência do genoma humano há 20 anos, mas havia lacunas nas sequências de todos os 24 cromossomos. Embora alguns tivessem apenas pequenas lacunas, mais da metade da sequência do cromossomo Y era desconhecida.

O cromossomo Y é incomumente repetitivo, o que torna sua sequência particularmente difícil de completar.

Os autores do estudo explicaram o desafio com um exemplo de leitura de um livro. Se todas as linhas de um livro forem únicas, será mais fácil reunir longas tiras de texto para criar o livro. Se as linhas forem repetidas milhares ou milhões de vezes, será difícil determinar qual deveria ser a ordem.

Cerca de 30 milhões de letras do cromossomo Y são sequências repetitivas.

O Consórcio T2T aplicou novas tecnologias de sequenciação de DNA e métodos de montagem de sequências, juntamente com o conhecimento adquirido com a geração das primeiras sequências sem intervalos para os outros 23 cromossomas humanos, para resolver este mistério.

“A maior surpresa foi a organização das repetições”, disse Adam Phillippy, investigador sênior do NHGRI e líder do consórcio.

"Não sabíamos exatamente o que compunha a sequência que faltava. Poderia ter sido muito caótico, mas em vez disso, quase metade do cromossomo é feito de blocos alternados de duas sequências específicas repetidas conhecidas como DNA satélite. Faz uma linda colcha de retalhos semelhante a um padrão", disse ele em um comunicado à imprensa do NIH.

A pesquisa revelou informações sobre a região do fator azoospermia, que é um trecho de DNA que contém vários genes conhecidos por estarem envolvidos na produção de espermatozoides.

Os pesquisadores conseguiram estudar a estrutura de um conjunto de repetições invertidas ou “palíndromos” nesta região.

“Esta estrutura é muito importante porque ocasionalmente estes palíndromos podem criar voltas de ADN”, disse o primeiro autor do estudo, Arang Rhie, cientista da equipa do NHGRI. “Às vezes, esses loops são acidentalmente cortados e criam deleções no genoma”.

Sabe-se que as deleções nesta região perturbam a produção de espermatozoides e isso pode influenciar a fertilidade. Com uma sequência completa do cromossoma Y, agora os investigadores podem analisar com mais precisão estas eliminações e os seus efeitos na produção de esperma.

Outras regiões com potencial relevância médica contêm genes que se repetem, segundo o estudo. Embora a maioria dos genes no genoma humano tenha duas cópias, uma herdada de cada progenitor, alguns genes têm muitas cópias que se repetem ao longo de um trecho de DNA, às vezes chamado de “matriz genética”.

Os investigadores concentraram-se no gene TSPY, que se pensa estar envolvido na produção de esperma. As cópias do TSPY estão organizadas no segundo maior conjunto genético do genoma humano, de acordo com o estudo. Os pesquisadores descobriram que diferentes indivíduos continham entre 10 e 40 cópias do TSPY.

“Quando você encontra variações que nunca viu antes, a esperança é sempre que essas variantes genômicas sejam importantes para a compreensão da saúde humana”, disse Phillippy. “Variantes genômicas clinicamente relevantes podem nos ajudar a projetar melhores diagnósticos no futuro”.

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Escrito por: Cara Murez