Ahora se ha desarrollado y utilizado un método nuevo, menos costoso y más rápido para determinar la secuencia de ADN del cromosoma Y específico del macho en el gorila. La técnica permitirá un mejor acceso a la información genética del cromosoma Y de cualquier especie ypor lo tanto, puede usarse para estudiar los trastornos de infertilidad masculina y las mutaciones específicas de los machos. También puede ayudar en los esfuerzos de conservación genética al ayudar a rastrear la paternidad y rastrear cómo se mueven los machos dentro y entre las poblaciones de especies en peligro de extinción, como los gorilas.
Un artículo que describe el método y el descubrimiento resultante de su uso en la comparación de la secuencia del cromosoma Y del gorila con las secuencias de los cromosomas Y del ser humano y el chimpancé se publicará el 2 de marzo de 2016 en la edición en línea avanzada de la revista Investigación del genoma . El artículo también se publicará en la edición impresa de abril de 2016 de la revista.
"Sorprendentemente, descubrimos que, en muchos sentidos, el cromosoma Y del gorila es más similar al cromosoma Y humano que al cromosoma Y del chimpancé", dijeron Kateryna Makova, profesora de ciencias Francis R. y Helen M. Pentz enPenn State y uno de los dos autores correspondientes del artículo. "En las regiones del cromosoma donde podemos alinear las tres especies, la similitud de secuencia se ajusta a lo que sabemos sobre las relaciones evolutivas entre las especies: los humanos están más estrechamente relacionados con los chimpancésSin embargo, el cromosoma Y del chimpancé parece haber sufrido más cambios en la cantidad de genes y contiene una cantidad diferente de elementos repetitivos en comparación con el humano o el gorila. Además, una mayor proporción de las secuencias Y del gorila se puede alinear con el humano queal cromosoma Y del chimpancé "
El cromosoma Y de los mamíferos es increíblemente difícil de secuenciar por varias razones. Una de las razones es que el cromosoma Y está presente en una sola copia y constituye solo del uno al dos por ciento del material genético total encontrado en una célula deun hombre. Para reducir esta dificultad, los investigadores utilizaron una técnica experimental llamada clasificación por flujo para seleccionar preferentemente el cromosoma Y para la secuenciación en función del tamaño del cromosoma y el contenido genético.
"La clasificación por flujo aumentó la cantidad del cromosoma Y en nuestro conjunto de datos a alrededor del treinta por ciento", dijo Paul Medvedev, profesor asistente de ciencias de la computación e ingeniería y de bioquímica y biología molecular en Penn State, el otro autor correspondiente del artículo"Para enriquecer aún más nuestros datos para el cromosoma Y, desarrollamos una técnica computacional, llamada RecoverY, para clasificar los datos en secuencias Y y no Y en función de la frecuencia con la que aparecieron secuencias similares en nuestros datos".
El cromosoma Y, como todo el ADN, está compuesto por una serie de moléculas llamadas "bases" que están representadas por las letras A, T, C y G. Las tecnologías de secuenciación genética actuales producen "lecturas" de secuencia mucho más cortasque la longitud total del cromosoma. Estas lecturas deben colocarse en orden y reconstruirse encontrando lugares donde se superpongan en fragmentos cada vez más largos. El equipo de investigación utilizó dos tecnologías de secuenciación diferentes para ayudar con este ensamblaje de la secuencia de ADN deCromosoma Y
Una tecnología de secuencia utilizada por los investigadores produce cantidades masivas de lecturas muy cortas, de aproximadamente 150 a 250 bases de longitud. Usando este método, los investigadores secuenciaron suficientes lecturas para cubrir la longitud completa del cromosoma Y aproximadamente 450 veces. Los investigadoresensambló estas lecturas cortas en fragmentos más largos que luego conectaron usando la segunda tecnología de secuenciación que produce lecturas más largas, aproximadamente siete mil bases de longitud en promedio.
"Al reducir las lecturas de cromosomas no Y de nuestros datos con clasificación por flujo y la técnica de recuperación que desarrollamos, y al usar esta combinación de tecnologías de secuenciación, pudimos ensamblar el cromosoma Y del gorila para que más de la mitad de la secuencialos datos estaban en trozos de más de 100,000 bases de longitud ", dijo Medvedev.
Otra razón por la que determinar la secuencia genética del cromosoma Y es tan difícil es que está compuesto por un número inusualmente alto de secuencias repetidas, regiones donde la secuencia de As, Ts, Cs y Gs son idénticas, o casi idénticas, para miles o millones de bases seguidas. Muchas de estas repeticiones, incluidos algunos genes, aparecen como series consecutivas de la misma secuencia repetida o como palíndromos largos que, como la palabra "coche de carreras", se leen igual adelantey hacia atrás. Los investigadores utilizaron una técnica experimental - "reacción en cadena de la polimerasa digital en gotas" - para determinar el número de copias de los genes que aparecen en estas series.
"La secuenciación del cromosoma Y es como tratar de armar un rompecabezas, sin conocer la imagen final, de una pila de piezas en las que solo una de cada cien es útil, y la mayoría de las piezas que necesita parecen idénticas,"dijo Makova." Hemos desarrollado una tubería para secuenciar el cromosoma Y que es más eficiente que los métodos anteriores y reduce varias de las dificultades asociadas con la determinación de la secuencia genética del cromosoma Y. Nuestro método abrirá la puerta para estudiar elCromosoma Y para más laboratorios, más especies y más individuos dentro de esas especies ".
Para demostrar la utilidad de la secuencia del cromosoma Y del gorila que generaron, los investigadores diseñaron marcadores genéticos que pueden usarse para diferenciar la relación genética entre los gorilas machos y, por lo tanto, para ayudar en los esfuerzos genéticos de conservación dirigidos a preservar esta especie en peligro de extinción.
Además de Makova y Medvedev, el equipo de investigación incluye a Marta Tomaszkiewicz, Samarth Rangavittal, Monika Cechova, Rebeca Campos-Sanchez, Howard W. Fescemyer, Robert Harris, Danling Ye y Rayan Chikhi en Penn State; Malcom A. Ferguson-Smith y Patricia CM O'Brien en la Universidad de Cambridge en el Reino Unido; y Oliver Ryder en el zoológico de San Diego.
La investigación fue financiada por la National Science Foundation números de premio DBI-ABI 0965596, DBI-1356529, IIS-1453527, IIS-1421908 y CCF-1439057; el Instituto Penn State de Ciencias Clínicas y Translacionales; el Departamento de Pensilvania deSalud; Programa de capacitación predoctoral en computación, bioinformática y estadística financiado por los Institutos Nacionales de Salud y Penn State; la Fundación John y Beverly Stauffer; el Fondo de Caridad Alice B. Tyler; y el Fondo Leverhulme.
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Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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