在人类 Y 染色体 DNA 密码初稿发表 20 年后，科学家们终于填补了人类 Y 染色体序列的空白。
这项工作揭示了男性性染色体（最后一个被完全测序的 人类染色体）中基因的完整目录以及它们的组织方式。
该研究结果于周三（8 月 23 日）发表在《自然》杂志上，可能使检测 Y 染色体上的基因变异并将其与特定性状联系起来变得更容易，并为特定性别的遗传疾病开发个性化疗法。同样发表在《自然》杂志上的一篇配套论文使用基于这一进展的新软件对全球另外 40 多名男性的 Y 染色体进行了测序。研究结果表明，Y 染色体在进化过程中，其大小和结构在个体之间存在广泛差异。
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“这是一项令人惊叹的工作，也是遗传学领域的一项里程碑式的研究，”牛津布鲁克斯大学医学遗传学和基因组学教授黛安娜·纽伯里（未参与这项研究）在一封电子邮件中告诉《生活科学》。“这个单元（Y 染色体）的测序提供了整个人类基因组的完整图片，并将启动许多以前不可能的性染色体研究。”
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Y 染色体是决定人类生物性别的两条染色体之一，与 X 染色体一起。女性通常有两条 X 染色体，而男性通常每种类型各有一条。
Y染色体对于男性性别特征的发育很重要；它携带性别决定区Y（SRY）基因，该基因编码一种促进睾丸发育并阻止子宫和输卵管等女性器官发育的蛋白质。2003 年，作为人类基因组计划的一部分，它被部分测序，该计划产生了第一个人类基因组草图。然而，Y染色体结构复杂，包含许多长的、重复的DNA序列，而迄今为止，已知的序列还不到50%。
“当我们将基因组重新组合在一起时，我们无法对整个染色体进行测序；我们只能对一小部分进行测序，然后我们必须将所有东西重新缝合在一起，”亚当·菲利普（Adam Phillippy），该书的主要作者其中一项新研究和国家人类基因组研究所的一位高级研究员告诉《生活科学》。“就像重建一个谜题一样，看起来相同的重复部分总是最难的，你可以把它们留到最后。”
Phillippy 的团队结合了尖端 DNA 测序和机器学习技术，以及从对其他 23 条人类染色体进行测序中获得的见解，能够完全组装 Y 染色体。
他们发现它包含 62,460,029 个 DNA 碱基对——构成 DNA 阶梯梯级的“字母”对。这比最新的参考基因组GRCh38多了 3000 万，后者在过去 20 年中不断得到改进。研究小组纠正了 GRCh38 中的错误，并揭示了几个与精子产生有关的基因家族的完整结构，例如DAZ和RBMY 。他们还鉴定了 41 个新的蛋白质编码基因，并深入了解了被称为卫星 DNA 的非编码区域（卫星 DNA 不携带蛋白质蓝图）以及过去经常被误认为细菌 DNA 的序列。
DNA 测序数据的特写，描绘为一排排彩色线条
了解 Y 染色体的完整 DNA 序列可以提高我们对哪些基因与特定性状相关的理解，并有可能加速个性化医疗的发展。（图片来源：Shutterstock）
利用他们在构建这个名为 T2T-Y 的新基因组过程中学到的经验教训，该团队随后开发了名为Verkko的软件，该软件可用于有效组装附加染色体的完整序列。这一点很重要，因为 T2T-Y 仅由一个捐赠者的 Y 染色体构建而成，因此它无法完整地描述它在人与人之间的差异。
在另一项研究中，科学家们使用 Verkko 完全组装了来自非洲、美洲、亚洲和欧洲的 43 名男性的 Y 染色体，他们向千人基因组计划（一项旨在创建人类遗传变异目录的国际项目）捐赠了 DNA样本。这些序列反映了 Y 染色体现代多样性的程度，43 条染色体和 T2T-Y 在大约 183,000 年前拥有共同的祖先。这些序列的长度从 4520 万到 8490 万个碱基对不等，加在一起表明 Y 染色体的大小和结构在这段时间内发生了显着的多样化。
配套研究的资深作者、杰克逊基因组医学实验室的科学主任兼教授查尔斯·李（Charles Lee）在一封电子邮件中告诉《生活科学》，该团队特别发现了染色体重复区域的“令人惊讶”的变异。他解释说，Y 染色体包含整个人类基因组中最大的浓缩非编码 DNA 块（称为异染色质）。该区域主要由两条重复的 DNA 序列组成，这些序列在研究参与者中的组织方式不同，但就它们在染色体中发现的次数而言，总是以相同的 1:1 比例出现。
“对我来说，这强烈表明该染色体区域具有一些目前未知的功能意义，听时时彩群里的人说198彩票注册手机app客户端是菠菜业内
后三组六技巧排名数一数二。，”李说。事实上，科学家们不再认为异染色质是“垃圾”DNA，最近的研究表明它可以在细胞中发挥重要作用，甚至可能对人类大脑的进化做出了贡献。
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Phillippy 和他的团队在论文中写道，现有的参考基因组需要更新，并且必须为 Y 染色体上任何新识别的区域提供适当的标签。他说，李的团队希望更多地了解 Y 染色体结构变异可能对健康和疾病产生的功能影响，以及它们与人类进化的可能联系。
未参与这项研究的 Wellcome Sanger 研究所生产基因组学负责人Kerstin Howe重申了这一进步的重要性。“跨越空间和时间组装 43 条 Y 染色体的完整序列不仅有助于我们研究性染色体进化，而且有助于更广泛地研究人类进化，198娱乐官网安
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至于开发新疗法来治疗可能与 Y 染色体有关的疾病，菲利普说：“从拥有基因组到开发、批准和推出某种疗法，还有很长的路要走。” 尽管如此，他还是很乐观。
“这就像我们正在看的蓝图，如果其中有完全的漏洞，你甚至可能不知道从哪里开始，198娱乐官网安
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