Bagaimana seluruh genom manusia diurutkan, dan mengapa itu penting

New Delhi: Para ilmuwan telah menguraikan seluruh genom manusia. Pada awal 2000-an, sekitar 92 persen genom telah diterjemahkan di bawah Proyek Genom Manusia. Sekarang, delapan persen sisanya telah diserialkan. Hasilnya dijelaskan dalam enam makalah dalam jurnal, untuk mengetahui.

Apa itu genom?

Genom adalah set lengkap informasi genetik dalam suatu organisme, dan menyediakan semua informasi yang dibutuhkan organisme untuk berfungsi. Genom organisme disimpan dalam molekul panjang DNA (asam deoksiribonukleat) yang disebut kromosom.

Gen adalah potongan kecil DNA yang mengkode RNA (asam ribonukleat) dan molekul protein yang dibutuhkan oleh suatu organisme.

Genom manusia terdiri dari 23 pasang kromosom. Antara 1990 dan 2003, ke-23 pasang sepenuhnya diurutkan oleh Proyek Genom Manusia.

Dalam proyek tersebut, urutan DNA disusun dari wilayah yang disebut eukromatin sementara ini ditinggalkan dari wilayah yang disebut heterokromatin. Eukromatin adalah bentuk kromatin yang dikemas ringan (kompleks DNA dan protein yang membentuk kromosom di dalam inti sel eukariotik) yang diperkaya dengan gen, dan mudah ditranskripsi. Dengan kata lain, eukromatin menghasilkan protein.

Heterochromatin sangat kental, miskin gen, dan relatif diam, yang berarti tidak membuat protein.

Mengapa heterokromatin dikecualikan?

Pada awalnya, para ilmuwan tidak memprioritaskan heterokromatin. Karena daerah homozigot mengandung lebih banyak gen dan lebih sederhana untuk diurutkan, alat genom yang tersedia pada saat itu menemukan bahwa DNA homozigot lebih mudah dianalisis dibandingkan dengan DNA heterozigot.

Dengan kata sederhana, alat canggih untuk decoding heterokromatin tidak tersedia. Alat-alat ini telah dikembangkan selama bertahun-tahun.

Bahkan setelah 20 tahun peningkatan, delapan persen genom masih belum dipelajari dan belum dipelajari. Universitas Rockefeller di New York mengatakan dalam sebuah pernyataan bahwa hampir 151 juta pasangan basa data sekuens yang tersebar di seluruh genom telah dicemooh oleh beberapa orang sebagai “DNA sampah” tanpa fungsi yang jelas, dan itu tetap menjadi kotak hitam.

Sekarang, para peneliti telah menemukan bahwa potongan genom kita yang telah lama hilang ini mengandung lebih dari sekadar sampah, Menurut sebuah penelitian yang dipimpin oleh para peneliti di US National Institutes of Health.

Heterochromatin adalah DNA non-coding yang tidak membuat protein, tetapi masih memainkan peran penting dalam banyak fungsi seluler. Karena heterokromatin tidak membuat protein, itu dianggap sebagai potongan DNA.

Dari 8% yang hilang, para peneliti sekarang mendapatkan pemahaman yang sama sekali baru tentang bagaimana sel membelah, memungkinkan mereka untuk mempelajari sejumlah penyakit yang tidak dapat mereka jangkau sebelumnya, kata Eric de Jarvis, seorang peneliti di Universitas Rockefeller. Menurut pernyataan tersebut.

Urutan heterolog di belakang sentromer, yang melakukan pembelahan sel, telah dicirikan oleh bentangan N-panjang dari ‘basis yang tidak diketahui’ dalam genom referensi manusia. Sentromer adalah wilayah sempit kromosom yang memisahkannya menjadi lengan pendek (p) dan lengan panjang (f). Bahkan tidak semua genom homozigot telah diurutkan dengan benar dan kesalahan, seperti duplikasi semu, perlu diperbaiki, kata Jarvis.

Jarvis dan ilmuwan lain dapat menyelesaikan apa yang telah dimulai Proyek Genom Manusia dengan alat yang diperbarui dan desain yang diperbarui. Para peneliti akhirnya berhasil mengkarakterisasi seluruh genom manusia. Daerah homozigot dari genom manusia ditinjau, dan daerah yang sepenuhnya heterozigot ditunjukkan.

“Setiap pasangan dasar genom manusia sekarang lengkap,” kata Jarvis.

“Akhirnya kami menggali apa yang dulu kami sebut DNA sampah, karena kami belum dapat memahaminya atau melihatnya secara akurat,” kata Giulio Formenti, peneliti lain di Universitas Rockefeller.

Karya tersebut merupakan hasil dari upaya kolaborasi global yang disebut Proyek Telomere-2-Telomere (T2T), yang dipimpin oleh para peneliti di National Human Genome Research Institute (NHGRI); Universitas California Santa Cruz. dan Universitas Washington, Seattle.

Apa yang ada di 8% genom manusia?

Menggunakan teknik laboratorium, pendekatan biologi komputasi, dan sumber daya penelitian dasar lainnya, para ilmuwan memecahkan kode DNA dalam heterokromatin.

Genom referensi baru, bernama T2T-CHM13, mencakup 99 gen yang berpotensi mengkode protein dan sekitar 2.000 gen kandidat yang perlu dipelajari lebih lanjut. Hingga 200 juta pasangan basa sekuens baru telah ditambahkan, menurut Main untuk mengetahui Makalah, “Urutan lengkap genom manusia.”

Genom referensi baru juga mengoreksi ribuan kesalahan struktural dalam urutan referensi saat ini.

Kesenjangan yang diisi dengan urutan baru termasuk lengan pendek lengkap dari lima kromosom manusia, dan mencakup beberapa wilayah paling kompleks dalam genom, yang mencakup urutan DNA berulang tinggi yang ditemukan di dalam dan sekitar struktur kromosom seperti telomer dan sentromer. Telomer adalah ujung kromosom, dan terdiri dari urutan berulang dari DNA non-coding yang melindungi kromosom dari kerusakan. Telomer semakin pendek setiap kali sel membelah. Sentromer mengoordinasikan pemisahan kromosom yang ditranskripsi selama pembelahan sel.

Urutan baru juga mengungkapkan duplikasi bagian yang belum ditemukan sebelumnya. Ini adalah rangkaian panjang DNA yang diulang dalam DNA, dan diketahui memainkan peran penting dalam perkembangan dan penyakit, kata Fakultas Kedokteran Universitas Washington di Seattle dalam sebuah pernyataan.

Duplikasi segmen sangat penting untuk memahami evolusi manusia dan keragaman genetik, serta ketahanan atau kerentanan terhadap banyak penyakit. Ada 20.000 gen dalam genom manusia. Dari jumlah tersebut, 950 berasal dari duplikasi suku kata.

Bagian dari genom manusia yang belum dapat dipelajari oleh para ilmuwan selama lebih dari 20 tahun ini penting untuk pemahaman kita tentang bagaimana genom dan penyakit genetik bekerja, kata Karen Mega, seorang peneliti di University of California, Santa Cruz, dalam sebuah pernyataan universitas. Keanekaragaman dan evolusi manusia.

Bahkan jika beberapa daerah yang baru terungkap tidak mengandung gen aktif, mereka memiliki fungsi penting.

Mengapa genom referensi baru itu penting?

Konsorsium T2T kini telah bekerja sama dengan Konsorsium Referensi Pangenom Manusia, yang bertujuan untuk membuat “referensi pangenom manusia” baru berdasarkan urutan genom lengkap dari 350 individu, menurut University of California, Santa Cruz. Pangenom mewakili set lengkap gen dalam suatu spesies, terdiri dari genom primer, dan genom ‘dibuang’. Genom inti berisi urutan umum untuk semua anggota spesies.

Genom referensi manusia standar dikenal sebagai Genome Reference Consortium build 38 (GRCh38). Itu diurutkan di bawah Proyek Genom Manusia, dan telah terus diperbarui sejak draf pertama pada tahun 2000. Referensi T2T baru akan melengkapi genom referensi standar (GRCh38).

Namun, genom referensi standar (GRCh38) tidak mewakili individu mana pun, tetapi dikumpulkan dari banyak donor. Proyek Pangenome Manusia akan memungkinkan untuk membandingkan genom yang baru diurutkan dengan beberapa genom lengkap yang mewakili sekelompok nenek moyang manusia.

Jika Anda memiliki referensi genom manusia yang lengkap, genom individu lain dapat dibandingkan dengannya. Jika varian genetik hadir, mereka dapat memberikan petunjuk kemungkinan penyebab penyakit genetik.

Ternyata sejumlah besar materi genetik manusia panjang, segmen berulang yang terjadi berulang-ulang, dan meskipun setiap manusia memiliki beberapa pengulangan, tidak semua orang memiliki jumlah yang sama. Ini adalah perbedaan dalam jumlah pengulangan di mana sebagian besar variasi genetik manusia ditemukan.

Dengan demikian, variasi genetik adalah bentangan DNA yang berbeda dari orang ke orang. Genom referensi T2T mengungkapkan jutaan variasi genetik.

Menurut makalah terlampir yang diterbitkan di untuk mengetahuigenom referensi baru “mengungkapkan tingkat variasi genetik manusia yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam gen yang penting untuk perkembangan saraf dan penyakit manusia.”

Jauh lebih sedikit yang dipahami tentang penyakit dan perkembangan, Evan Eichler, seorang profesor genomik di Fakultas Kedokteran Universitas Washington di Seattle, mengatakan dalam sebuah pernyataan. “95% dari teka-teki yang dipecahkan cukup baik untuk sebagian orang. Tapi saya pikir bagi saya mendapatkan 5% terakhir sangat penting karena saya pikir banyak dari apa yang tidak kita pahami tentang penyakit, atau yang tidak kita pahami. tentang evolusi diwakili secara tidak proporsional dalam 5% genom yang tidak kami urutkan terlebih dahulu.”

Eichler juga mengatakan bahwa skema lengkap akan merevolusi cara kita berpikir tentang variasi genetik manusia, penyakit, dan evolusi.

Oleh karena itu, memiliki urutan yang lengkap dan bebas celah dari hampir tiga miliar basa dalam DNA kita sangat penting untuk memahami spektrum penuh keragaman genetik manusia dan memahami kontribusi genetik terhadap penyakit tertentu, menurut para peneliti. Ini juga akan membantu dalam memahami evolusi genetik.