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Vollständige Sequenz des menschlichen Genoms enthüllt

WISSENSCHAFTENBIOLOGIEVollständige Sequenz des menschlichen Genoms enthüllt

Die vollständige menschliche Genomsequenz der beiden X-Chromosomen und Autosomen aus der Zelllinie, die aus weiblichem Gewebe gewonnen wurde, wurde fertiggestellt. Dazu gehören die 8% der Genomsequenz, die im 2001 veröffentlichten Originalentwurf fehlten. 

Der komplette Menschliche DNA Sequenz der gesamten 3.055 Milliarden Basenpaare wurde vom Telomere-to-Telomere (T2T) Consortium enthüllt. Dies stellt die größte Verbesserung gegenüber dem menschlichen Referenzgenom dar, das 2001 von Celera Genomics und dem International Human Genome Sequencing Consortium veröffentlicht wurde. Diese Genomsequenz deckte die meisten euchromatischen Regionen ab, wobei entweder die Heterochromatinregionen oder eine fehlerhafte Darstellung weggelassen wurden. Diese Regionen umfassen 8 % des schließlich enthüllten menschlichen Genoms. Die neue T2T-CHM13-Referenz1 enthält die vollständige Sequenz für alle 22 Autosomen plus Chromosom X. Diese neue Referenzsequenz hat auch zahlreiche Fehler korrigiert und ungefähr 200 Millionen bp neuer Sequenzen hinzugefügt, die 2,226 Genkopien enthalten, von denen 115 als proteinkodierend vorhergesagt werden.  

Das aktuelle GRCh38.p13-Referenzgenom ist das Ergebnis von zwei großen Aktualisierungen, eine im Jahr 2013 und die andere im Jahr 2019 der Celera-Genomsequenz von 2001. Es hatte jedoch immer noch 151 Millionen Basenpaare unbekannter Sequenz, die über das Genom verteilt waren, einschließlich perizentromerer und subtelomerer Regionen, Duplikationen, Gen- und ribosomaler DNA (rDNA)-Arrays, die alle für grundlegende zelluläre Prozesse notwendig sind. Die neue Referenz wurde als T2T-CHM13 bezeichnet, da sie aus der Sequenzierung der DNA der Zelllinie CHM13 (Complete Hydatiform Mole) stammt und vom T2T-Konsortium durchgeführt wird. Die Zelllinie stammt aus einer abnormalen befruchteten Eizelle oder einem Überwucherung von Gewebe aus der Plazenta, in dem Frauen schwanger zu sein scheinen (falsche Schwangerschaft), daher repräsentiert die Sequenz nur die beiden X-Chromosomen und Autosomen des Weibchens. Es wurden mehrere Sequenztechnologien eingesetzt, wie PacBio, Oxford Nanopore, 100X und 70X Illumina Sequenzer, um nur einige zu nennen. Die technologischen Fortschritte bei der Sequenzierung haben, wie oben erwähnt, zur Sequenzierung der restlichen 8% geführt. 

Die einzige Einschränkung der T2T-CHM13-Sequenz ist das Fehlen eines Y-Chromosoms. Diese Sequenzierung ist derzeit im Gange, wobei die DNA der HG002-Zelllinie verwendet wird, die einen 46 (23 Paare) mit einem XY-Karyotyp aufweist. Die Sequenz wird dann unter Verwendung der gleichen Methoden zusammengesetzt, die für das homozygote CHM13-Genom entwickelt wurden. 

Die Verfügbarkeit von T2T-CHM13 als neue Referenz Genom stellt einen wichtigen Durchbruch dar, der zum Verständnis der Rolle von Heterochromatin-Regionen und zum genaueren Verständnis ihrer Auswirkungen auf die zellulären Prozesse beitragen wird. Bis die Sequenzierung des Y-Chromosoms abgeschlossen ist, dient dieses als Referenzgenom für zukünftige Studien zum Verständnis der zellulären Prozesse und Funktionen. 

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Referenzen 

  1. Nurk S, Koren S, Rhie A, Rautiainen M, Bzikadze AV, Mikheenko A et al. Die vollständige Sequenz eines menschlichen Genoms bioRxiv 2021.05.26.445798; DOI: https://doi.org/10.1101/2021.05.26.445798 

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Rajeev Soni
Rajeev Sonihttps://www.RajeevSoni.org/
Dr. Rajeev Soni (ORCID ID: 0000-0001-7126-5864) hat einen Ph.D. in Biotechnologie von der University of Cambridge, UK, und verfügt über 25 Jahre Erfahrung in der weltweiten Arbeit in verschiedenen Instituten und multinationalen Unternehmen wie The Scripps Research Institute, Novartis, Novozymes, Ranbaxy, Biocon, Biomerieux und als leitender Forscher im US Naval Research Lab in der Wirkstoffforschung, Molekulardiagnostik, Proteinexpression, biologischen Herstellung und Geschäftsentwicklung.

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