La variación y evolución de los centrómeros humanos completos

Área de la Ciencia:

• La genómica
• Biología molecular
• Biología evolutiva

Sus antecedentes:

• Los centrómeros humanos son difíciles de secuenciar debido al ADN repetitivo y al gran tamaño.
• Comprender la variación centromérica, la evolución y la función es crucial pero incompleto.
• Los centrómeros se encuentran entre las regiones que mutan más rápidamente en el genoma humano.

Objetivo del estudio:

• Para secuenciar completamente y ensamblar todos los centrómeros humanos usando tecnología avanzada de larga lectura.
• Para comparar la variación centromérica entre dos genomas humanos.
• Investigar la dinámica evolutiva de los centrómeros en las especies de primates.

Principales métodos:

• Secuencia de larga duración de un segundo genoma humano.
• Análisis comparativo de secuencias centroméricas con el genoma humano de referencia.
• Secuenciación y ensamblaje de centrómeros ortólogos de los genomas de chimpancés, orangutanes y macacos.
• La metilación del ADN y la inmunoprecipitación de la cromatina CENP-A.

Principales resultados:

• Los centrómeros exhiben al menos un aumento de 4,1 veces en la variación de un solo nucleótido y hasta 3 veces la variación de tamaño en comparación con las regiones genómicas únicas.
• El 45,8% de la secuencia centromérica es inalineable con los métodos estándar debido a las nuevas repeticiones de orden superior alfa-satélite (HOR).
• El 26% de los centrómeros muestran posiciones cinetocóricas diferentes (> 500 kb) basadas en la metilación del ADN y el ChIP CENP-A.
• Los análisis comparativos de primates revelan una rotación casi completa de los HOR alfa-satélite, con cambios específicos de la especie.
• El análisis filogenético indica una recombinación limitada a través de los centrómeros y un origen monofilético para los nuevos HOR alfa-satélite.

Conclusiones:

• Los centrómeros humanos muestran una amplia variación en la secuencia, el tamaño y la organización epigenética.
• La rápida evolución y rotación de los HORs alfa-satélite impulsan la diversificación del centromero entre los primates.
• Los hallazgos proporcionan un marco para estimar la tasa de amplificación y mutación del ADN centromérico.