人類首個Y染色體完整序列問世！補齊最後一塊基因拼圖_風聞

　　豐色 發自 凹非寺

　　量子位 | 公眾號 QbitAI

　　終於，人類Y染色體的完整序列被科學家弄清楚了。

　　這意味着，人類泛基因組的最後一塊拼圖被拼上。

　　這項重磅研究刊登在最新一期Nature之上。

　　該序列提供了人類Y染色體完整的62,460,029個鹼基對。

　　其中有30,000,000個是本次新發現的，上面帶有41個額外的蛋白質編碼基因。

　　它將對我們研究繁殖（比如Y染色體導致的不孕不育）、進化、癌症等重要問題提供方向。

　　作者表示：

　　幾年前人類Y染色體序列還存在一半缺失，並且都是非常難以摸清的DNA（比如衞星DNA）。

　　當時我們甚至都懷疑它們是否還能測出來。

　　現在的發現真的是一個巨大的轉變。

　　Ps. 完整序列可在UCSC大學基因組瀏覽器上查閲和使用，通過Github訪問也可。

　　科學家首次發佈人類Y染色體完整序列

　　科學家和臨牀醫生研究基因組的目的之一，就是通過將個體的DNA與標準的參考DNA進行比較，確定哪裏存在變異。

　　今天我們的主角：Y染色體，它最廣為人知的功能是確定男性性別（其實也會出現在雙性人中）。

　　但實際遠不止此。

　　一些男性的某些細胞如果缺失了這一染色體，就會面臨癌症、阿爾茨海默病等疾病纏身的風險。

　　因此，一個完整的Y染色體序列能夠使科學家更好地瞭解它在人體內發揮的所有作用。

　　然而，即使是最新的參考序列（GRCh38）也都還有一半以上的Y染色體缺失，這使得我們理解變異和相關疾病十分困難。

　　而之所以科學家很難破解完整的序列，是因為該染色體機構中的一些DNA是迴文形式的（順讀和反讀都一樣，且跨越了超一百萬個鹼基對）。

　　此外，還有很大一部分DNA是衞星DNA，也就是大型、高度重讀的非蛋白質編碼區域。

　　一旦兩個衞星DNA相互連接，測序過程就會進一步複雜化。

　　現在，得益於長讀（long-read）測序技術和新的計算組裝方法進步到能夠處理重複序列，並將序列中的原始數據轉換為某種可用的信息，研究人員終於實現了Y染色體的無縫讀取。

　　在此，他們解決了幾個關鍵挑戰，比如精確定位迴文序列中發生倒位的位置。

　　——這裏的“他們”指的是T2T聯盟，一個專門研究Y染色體的國際小組，2018年成立，領導者包括加州大學聖克魯斯分校（UCSC）生物分子助理教授Karen Miga。

　　T2T聯盟之前就發佈了人類Y染色體着絲粒（即染色體兩半連接在一起的區域）的第一個序列，共涉及30萬個鹼基對。

　　現在，僅僅經過5年時間，他們發現了新的3000萬個鹼基對，破解了Y染色體的全部序列。

　　該結果意義何在？

　　首先是在生殖方面。

　　雖然Y染色體上的基因相對較少，但都很複雜且動態，並且編碼重要的功能，例如精子的產生。

　　完整的Y染色體參考序列將使科學家能夠以前所未有的方式研究人類基因組這部分的無數特徵，弄清與Y染色體相關的疾病（比如精子生成不足導致的不孕）將變得更加容易。

　　另外，複雜的結構導致Y染色體是人類甚至類人猿中變化最快的染色體。

　　也就是説兩個健康人的Y染色體可能看起來非常不同，比如一個人擁有一個基因的40個拷貝，而另一個人僅19個。

　　完整的參考序列則能夠更好的研究這種進化。

　　UCSC表示，體外受精機構或其他不孕症研究的未來焦點可能就將聚焦於此。

　　其次，對於人類種羣進化和遷移研究來説，它也是非常重要的資源。

　　因為Y染色體在一組遺傳物質中代代相傳，在該組遺傳物質之外則很少發生重組，而人類X染色體上的常染色體和基因則經常重組並彼此共享遺傳物質，不方便進行代際遺傳中的基因追蹤等研究。

　　此外，這項成果對衞星DNA的一些謎題也有幫助。

　　以及此前有研究表明，隨着年齡的增長，攜帶Y染色體的人可能會失去部分或全部遺傳物質，但科學家們從未完全理解為什麼會發生這種情況以及它可能產生的影響。

　　完整的Y染色體序列可能有助於解開這個謎團。

　　還有一個意外的發現

　　本研究的成果也將可能改善細菌基因組的研究。

　　由於細菌DNA通常取自人類皮膚，人類DNA可能作為其中的污染物出現。

　　譬如有證據表明，公共數據庫中大約5000個細菌基因組可能包含與人類Y序列相關的污染。

　　現在，利用完整的Y染色體序列，科學家就能夠識別出污染序列，然後將其去除，只留下細菌DNA進行研究。

　　這在之前，都可謂無從下手。

　　未來計劃

　　雖然完整的人類Y染色體序列將為許多新發現打開大門，但接下來，作者還需要與人類泛基因組參考聯盟合作，將該序列整合到人類泛基因組中。

　　該基因組是基因組學的新參考，結合了來自不同祖先背景的多人的基因組信息，可以實現更為公平的研究和臨牀發現。

　　當然，作者們的另一目標是希望與全世界科學家共享這一數據和研究，最終打造出一本Y染色體的遺傳差異目錄，擴大人類疾病的遺傳研究，併為基礎生物學提供新的見解。

　　論文地址：

　　https://www.nature.com/articles/s41586-023-06457-y

　　參考鏈接：

　　https://news.ucsc.edu/2023/08/t2t-y-chromosome.html