Το «γοητευτικό» ανδρικό χρωμόσωμα Υ «διαβάστηκε» πλήρως για πρώτη φορά

Το χρωμόσωμα Υ, το οποίο συνήθως προσδίδει αρσενικά χαρακτηριστικά, διαθέτει μεγάλες ποσότητες επαναλαμβανόμενου DNA, πράγμα που δυσκόλευε την πλήρη αλληλούχηση του μέχρι τώρα

Το χρωμόσωμα Υ είναι μια ατελείωτη πηγή γοητείας (ιδιαίτερα για τους άνδρες) επειδή φέρει γονίδια που καθορίζουν το αρσενικό και παράγουν το σπέρμα (φέρει ένα γονίδιο που ονομάζεται SRY, το οποίο κατευθύνει την ανάπτυξη των όρχεων στα έμβρυα). Είναι επίσης μικρό και σοβαρά «περίεργο», καθώς φέρει λίγα γονίδια και είναι γεμάτο με ανεπιθύμητο DNA

Οι περισσότεροι άνθρωποι διαθέτουν 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων από τα οποία το 1 ζεύγος είναι φυλετικό και αποτελείται είτε από ένα ζευγάρι χρωμοσωμάτων Χ (ΧΧ), είτε από ένα χρωμόσωμα Χ και ένα Υ (ασύμμετρο ζεύγος ΧΥ). Η ύπαρξη ενός Υ που είναι μικρότερο και φέρει λίγα γονίδια -μόνο 27 σε σύγκριση με περίπου 1.000 στο X-συνήθως, αλλά όχι πάντα, έχει ως αποτέλεσμα ένα έμβρυο να αναπτύσσει αρσενικά χαρακτηριστικά.

Πρόσφατες έρευνες αποκάλυψαν ότι για ένα από τα βασικά αίτια της ανδρικής υπογονιμότητας, και συγκεκριμένα για την ολιγοσπερμία ή αζωοσπερμία (πολύ λιγότερα σπερματοζωάρια από το φυσιολογικό όριο ή και καθόλου), ενοχοποιείται ένα νέο είδος ελλείψεων στις αλληλουχίες DNA (δηλ. γονιδίων) του Υ χρωμοσώματος που είναι υπεύθυνο για τη σπερματογένεση και το αρσενικό φύλο. Μάλιστα, αυτός ο τύπος ελλείψεων εντοπίστηκε πρόσφατα για πρώτη φορά διεθνώς από μια ελληνική ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Αναπληρωτή Καθηγητή Ιατρικής Γενετικής και Υπεύθυνο της Μονάδας Στοματοπροσωπικής Γενετικής στην Ιατρική Σχολή του ΕΚΠΑ, κ. Χρήστο Γιαπιτζάκη.

H αλληλουχία του πρώτου ανθρώπινου γονιδιώματος δημοσιεύτηκε πριν από δύο δεκαετίες και έκτοτε η τεχνολογική πρόοδος στο πεδίο οδήγησε στο γρήγορο και σχετικά φθηνό «διάβασμα» (αλληλούχηση) ολόκληρου του γενετικού υλικού. Ωστόσο, το χρωμόσωμα Υ αναλύθηκε πλήρως για πρώτη φορά τώρα.

Επειδή κανονικά το Υ δεν έχει ζευγαρωμένο χρωμόσωμα για να ανταλλάξει μαζί του τμήματα πριν από τη σεξουαλική αναπαραγωγή, είναι ιδιαίτερα πιθανό να συσσωρεύει κομμάτια επαναλαμβανόμενου DNA και μάλιστα πολλές αλληλουχίες DNA που δεν φαίνεται να συμβάλλουν στα χαρακτηριστικά. Αυτό το «άχρηστο DNA» αποτελείται από εξαιρετικά επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες που προέρχονται από κομμάτια παλιών ιών, νεκρά γονίδια και από απλά «γράμματα» (βάσεις) που επαναλαμβάνονται ξανά και ξανά.

Όλες οι προηγούμενες μέθοδοι προσδιορισμού αλληλουχίας DNA περιλάμβαναν τη διάσπαση του DNA σε μικρά κομμάτια, την ανάγνωση του γενετικού τους κώδικα και στη συνέχεια την επανασυναρμολόγηση των κομματιών αναζητώντας επικαλύψεις. Αυτή η τεχνική δεν λειτουργεί με επαναλαμβανόμενο DNA όπου πολλά κομμάτια είναι πανομοιότυπα.

Ωστόσο, το «ολοκληρωμένο» ανθρώπινο γονιδίωμα αναφοράς που ανακοινώθηκε το 2003 ήταν στην πραγματικότητα κάθε άλλο παρά ολοκληρωμένο. «Το χρωμόσωμα Υ συνέχιζε να παραμερίζεται», λέει ο Τσαρλς Λι στο Εργαστήριο Γονιδιωματικής Ιατρικής του Τζάκσον στο Κονέκτικατ. «Είναι ένα δύσκολο χρωμόσωμα στο “διάβασμά” του εξαιτίας των επαναλαμβανόμενων αλληλουχιών του»

Για δεκαετίες, οι ερευνητές απέρριπταν το χρωμόσωμα Υ ως «γενετική ερημιά», ένα “νεκροταφείο” όπου γονίδια (και οι καριέρες) “θάφονται”. Μόνο το 2021 μια ομάδα συμπεριλαμβανομένης της Karen Miga στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Κρουζ, κατάφερε να «διαβάσει» τελικά σχεδόν όλα τα κενά στην αλληλουχία του «αινιγματικού» χρωμοσώματος Υ.

Τώρα οι επιστήμονες γνωρίζουν τη δομή του κεντρομερούς (μια περιοχή του χρωμοσώματος που απομακρύνει τα αντίγραφα όταν το κύτταρο διαιρείται) και έχουν μια πλήρη ανάγνωση του πολύπλοκου μείγματος επαναλαμβανόμενων αλληλουχιών στο άκρο του Υ.

Ορισμένες ερευνητικές ομάδες θα εξετάσουν τώρα τις λεπτομέρειες των γονιδίων του Υ. Θα ψάξουν για αλληλουχίες που θα μπορούσαν να ελέγχουν τον τρόπο έκφρασης του SRY και των γονιδίων του σπέρματος για να δουν εάν τα γονίδια που έχουν ζευγάρια στο Χ χρωμόσωμα έχουν διατηρήσει τις ίδιες λειτουργίες ή έχουν εξελιχθεί σε νέες.

Άλλοι επιστήμονες θα εξετάσουν προσεκτικά τις επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες για να προσδιορίσουν πού και πώς προήλθαν και γιατί ενισχύθηκαν. Πολλές ομάδες θα αναλύσουν επίσης τα χρωμοσώματα Υ ανδρών από διαφορετικές γωνιές του κόσμου για να ανιχνεύσουν σημάδια εκφυλισμού ή πρόσφατη εξέλιξη της λειτουργίας τους.

Όπως και να’ χει, ξεκινά μια νέα εποχή για το «φτωχό» παλιό Y.

Της έρευνας ηγήθηκε το T2T (Telomere-to-Telomere) Consortium, που χρηματοδοτείται από το National Human Genome Research Institute (NHGRI) και δημοσιεύτηκε στο Nature.