Получена первая полная сборка восьмой хромосомы человека

Хотя проект «Геном человека» завершился в 2003 году, последовательности некоторых участков человеческого генома остаются неизвестными до сих пор. Как правило, это участки, обогащенные повторами или обладающие иными свойствами, которые затрудняют их секвенирование и сборку полученных прочтений.

Международная группа ученых, среди которых были Татьяна Дворкина и Алла Михеенко из Института трансляционной биомедицины (Санкт-Петербург, Россия), сообщила о получении полной нуклеотидной последовательности хромосомы 8 человека. До этого момента последовательности пяти протяженных участков этой хромосомы оставались неизвестными. В их числе участок центромерных α-сателлитов длиной в 2,08 миллионов пар оснований (п. о.), полиморфизм числа копий длиной в 644 тысячи п. о. в кластере гена β-дефензина, который кодирует белок иммунной системы, и область с вариабельным количеством тандемных повторов длиной в 863 тысячи п. о. в локусе 8q21.2, которая может функционировать как неоцентромера.

Ученые воспользовались технологией ультрадлинных прочтений от Oxford Nanopore Technologies, а также Hi-Fi (high fidelity) технологией от Pacific Biosciences и смогли собрать последовательность хромосомы от теломеры до теломеры. Кроме того, они исследовали метилированные участки в составе хромосомы и получили данные о паттерне метилирования центромер в диплоидном человеческом геноме.

Исследователи показали, что участок α-сателлитных повторов в центромерной области хромосомы 8 метилирован, за исключением отрезка длиной в 73 тысячи п. о., который содержит α-сателлиты высокого порядка, обогащен нуклеосомами с центромерным гистоном CENP-A и находится в области кинетохора.

С помощью технологии двойных длинных прочтений авторы работы получили черновые варианты сборки последовательностей центромер хромосомы 8 у шимпанзе, орангутана и макаки, что позволило проследить эволюцию этого участка в геномах приматов. Сравнительный и филогенетический анализ показал, что α-сателлиты высокого порядка появились у древнего предка всех приматов. Тогда же сформировалась упорядоченная структура этого участка, в котором более древние α-сателлиты высокого порядка располагаются на периферии, а в центре находятся мономерные α-сателлиты. В среднем скорость эволюционирования центромерных последовательностей в 2,2 раза выше, чем в остальных участках генома.