È stato finalmente decifrato il cromosoma Y umano

Un gruppo di ricerca internazionale ha compilato la prima sequenza davvero completa del cromosoma Y, uno dei due cromosomi sessuali umani, ereditato da padre a figlio e associato allo sviluppo sessuale maschile dell'embrione.

Per decenni il sequenziamento del cromosoma Y ha rappresentato una sfida per chi si occupa di genomica, a causa della complessità della sua struttura. Ora che anche quest'ultimo, più sfuggente pezzetto di genoma è stato decifrato, gli scienziati sperano possa fornire informazioni importanti sulla riproduzione, l'evoluzione e la salute umana.

La scoperta condotta dal consorzio Telomere-to-Telomere (T2T), che comprende un centinaio di ricercatori finanziati dal National Human Genome Research Institute (NHGRI) statunitense, è stata pubblicata su Nature; la sequenza di DNA, completa di annotazioni, sarà resa pubblicamente disponibile per i ricercatori di tutto il mondo sul sito dell'Università della California di Santa Cruz, che ha coordinato lo studio.

Sotto la lente. Di cromosoma Y si parla spesso per il suo coinvolgimento nello sviluppo sessuale, un processo nel quale certamente gioca un ruolo, ma che a livello genetico è determinato da fattori molto più complessi, diffusi anche ad altre regioni del genoma. I geni all'interno del cromosoma Y contribuiscono anche ad altri elementi della biologia umana, come per esempio il rischio di sviluppare cancro o la gravità di esso.

Noto per metà. Vent'anni fa, quando fu completata la prima sequenza di genoma umano nell'ambito dello Human Genome Project, erano rimaste piccole lacune da colmare nelle sequenze di tutti i cromosomi (poi risolte dallo stesso consorzio nel 2022, per approfondire). Ma mentre per gli altri cromosomi si trattava di piccole sequenze ancora da decifrare, per il cromosoma Y mancava all'appello oltre la metà della sequenza.

È colpa della sua struttura, insolitamente ripetitiva. Se immaginiamo il lavoro di sequenziamento del genoma come la ricostruzione del testo di un lungo libro tagliato in tante striscioline, si comprende che un testo altamente differenziato aiuta molto a determinare l'ordine delle frasi. Al contrario, se la stessa frase viene ripetuta migliaia o milioni di volte, ricucire l'ordine originale diventa un'impresa.

Uno che ama ripetersi. Tutti i cromosomi umani, cioè i portatori dell'informazione genica contenuti nel nucleo delle cellule, sono fatti di sequenze di geni che contengono ripetizioni. Ma nel caso del cromosoma Y, circa 30 milioni di lettere (le basi che formano i gradini della scala del DNA) sono sequenze ripetitive, come se le stesse poche frasi fossero ripetute per metà della lunghezza di quel famoso libro.

I ricercatori hanno sfruttato nuove tecniche di sequenziamento del DNA e nuovi metodi di assemblaggio per risolvere questo complicato puzzle: «Quasi la metà del cromosoma è fatta di blocchi alternati di due specifiche sequenze che si ripetono, note come DNA satellite. Formano una struttura bellissima, simile a una trapunta fatta a mano», dice Adam Phillippy, a capo del consorzio T2T.

Nuove prospettive di ricerca. Una delle sezioni decifrate contiene diversi geni noti per essere coinvolti nella produzione di spermatozoi: la sequenza completa servirà da termine di paragone per scovare eventuali delezioni (assenze di parti di cromosomi) all'origine di problemi della fertilità maschile.

La possibilità di conoscere l'intera sequenza del cromosoma Y è inoltre di estrema importanza anche per chi studia l'evoluzione e la dispersione della popolazione umana, perché esso viene trasmesso di generazione in generazione con pochi eventi di ricombinazione (scambio di geni casuale che si verifica nel corso della riproduzione) rispetto ad altri cromosomi.