Descifraron el cromosoma sexual masculino, última pieza restante del genoma humano

El cromosoma asociado al desarrollo masculino, que es la última pieza misteriosa del genoma humano, ha sido completamente secuenciado por un equipo de más de 100 investigadores de todo el mundo, según publicaron científicos en la revista Nature.

Durante años, la secuenciación del cromosoma Y humano, uno de los dos cromosomas sexuales, ha sido un reto por la complejidad de su estructura. Ahora, un equipo de más de 100 científicos ha logrado descifrarlo en forma completa, un importante paso para conocer su papel real en el desarrollo, la fertilidad o enfermedades como el cáncer.

El logro, completa el código genético del cromosoma Y, al mismo tiempo que desvela detalles clave que podrían proporcionar una imagen más nítida del papel que desempeña en el desarrollo específico masculino.

“Ahora que disponemos de esta secuencia completa al 100% del cromosoma Y, podemos identificar y explorar numerosas variaciones genéticas que podrían estar influyendo en los rasgos y las enfermedades humanas de una forma que no habíamos podido hacer antes”, afirmó el coautor Dylan Taylor, genetista y doctorando de la Johns Hopkins, Estados Unidos.

Ese mapa casi acabado -al que le faltaba “la fotografía” definitiva del cromosoma Y- venía a rematar el hito conseguido dos décadas atrás, cuando se cartografió cerca del 92 % del genoma humano, lo que ya supuso una revolución en la biología y la medicina.

En 2022 se aportaron datos del 8 % restante y se revelaron regiones ocultas importantes para entender las enfermedades genéticas, la reproducción o la diversidad humana. Los artículos que se publican hoy en Nature cierran el círculo.

Ahora se ha conseguido secuenciar por completo el cromosoma Y, “lo que completa por fin el conjunto de cromosomas humanos de extremo a extremo”, explicaron los expertos en un comunicado del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI).

La secuencia de ADN que comprende los cromosomas codifica los genes y circuitos genéticos que guían el desarrollo y la función de todas las células de los organismos vivos. El cromosoma Y ha sido especialmente difícil de descifrar debido a sus patrones moleculares repetitivos. Pero la nueva tecnología de secuenciación y los algoritmos bioinformáticos permitieron al equipo resolver estas secuencias de ADN.

El equipo desveló las estructuras de las familias de genes reguladores del esperma y descubrió 41 genes adicionales en el cromosoma Y. También desvelaron las estructuras de genes que se cree que desempeñan papeles importantes en el crecimiento y el funcionamiento del sistema reproductor masculino.

“Hemos completado el diagrama de cableado de todos estos interruptores genéticos que se activan a través del cromosoma Y, muchos de los cuales son fundamentales para las contribuciones genéticas al desarrollo masculino”, precisó el autor Michael Schatz, Profesor Distinguido Bloomberg de informática, biología y oncología en la Universidad Johns Hopkins.

“Estamos en un punto en el que los científicos pueden empezar a utilizar este mapa. Antes no veíamos las distintas partes del genoma ni las diferentes mutaciones, pero ahora que podemos ver el genoma completo, esperamos poder aportar nuevos conocimientos a la genética de muchas enfermedades diferentes”, agregó.

A menudo se habla del cromosoma Y, junto con el cromosoma X, por su papel en el desarrollo sexual. Aunque estos cromosomas desempeñan un papel central, los factores que intervienen en el desarrollo sexual humano están repartidos por todo el genoma y son muy complejos, dando lugar al abanico de características sexuales humanas que se encuentran entre los individuos masculinos, femeninos e intersexuales.

Estas categorías no son equivalentes al género, que es una categoría social. Además, trabajos recientes demuestran que los genes del cromosoma Y contribuyen a otros aspectos de la biología humana, como el riesgo y la gravedad del cáncer.

La investigación fue dirigida por el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, que forma parte del consorcio Telómero a Telómero, que en 2022 desveló la secuencia completa del genoma humano, una revelación esperada durante décadas que abriría nuevas líneas de exploración molecular y genética.

Sin embargo, ese trabajo se realizó con dos cromosomas X. Ahora, utilizando un donante con un cromosoma X y un cromosoma Y, el consorcio ha construido un plano completo del cromosoma Y y de cada elemento de su ADN. Los nuevos hallazgos sientan las bases de montajes genómicos de alta calidad que no existían antes, incluso para genomas personalizados.

“El genoma es algo muy personal, contiene las instrucciones básicas de los componentes básicos de nuestro desarrollo y de lo que nos hace humanos -explicó Rajiv McCoy, coautor y profesor adjunto de biología en la Johns Hopkins-. Hasta ahora sabíamos que teníamos una imagen incompleta, pero ahora podemos ver el genoma completo de punta a punta por primera vez”.

El grupo de Johns Hopkins comparó la nueva secuencia del cromosoma Y con los datos genéticos de miles de personas de todo el mundo. Su análisis detectó errores en el anterior genoma de referencia y mostró cómo la nueva secuencia del cromosoma Y mejorará los futuros estudios del ADN humano.

Ahora están integrando los nuevos conocimientos en estudios de primates tanto para profundizar en la evolución del cromosoma Y como para analizar genes clínicamente relevantes que podrían influir en la medicina personalizada del cáncer de páncreas y otras enfermedades.

La secuenciación definitiva del cromosoma Y añade 30 millones de bases nuevas a la referencia del genoma humano, resumen sus responsables. Estas bases revelan la existencia de otros 41 genes que activan proteínas y aportan información crucial para quienes estudian cuestiones relacionadas con la reproducción o la evolución.

El mapa completo del cromosoma sexual masculino se publica en uno de los artículos de Nature. En el otro se informa de la secuenciación de 43 cromosomas Y humanos diversos, que representan a 21 poblaciones diferentes.

Los ensamblajes proporcionan una visión más detallada de la variación genética a lo largo de 183.000 años de evolución humana y revelan nuevas secuencias de ADN, firmas de regiones conservadas y conocimientos sobre los mecanismos moleculares que contribuyeron a la compleja estructura del cromosoma Y.

Seguir leyendo: