Kromosom Y Akhirnya Terpetakan Utuh, Simak Manfaat Pentingnya

Para ilmuwan akhirnya berhasil melengkapi celah dalam urutan kromosom Y manusia, 20 tahun setelah draf pertama kode DNA-nya dipublikasikan.

Kromosom Y adalah salah satu dari dua kromosom, bersama dengan kromosom X, yang menentukan jenis kelamin biologis pada manusia. Perempuan memiliki sepasang kromosom X, sedangkan pria memiliki pasangan satu kromosom X dan Y.

Penelitian terbaru ini mengungkap katalog lengkap gen-gen dalam kromosom seks pria, kromosom manusia terakhir yang diurutkan secara lengkap, dan bagaimana gen-gen tersebut diatur.

Temuan yang dipublikasikan Rabu (23/8) di jurnal Nature ini dapat mempermudah deteksi varian gen pada kromosom Y dan mengaitkannya dengan sifat-sifat tertentu, serta mengembangkan terapi yang dipersonalisasi untuk penyakit genetik yang berhubungan dengan jenis kelamin.

Sebuah makalah pendamping, yang juga diterbitkan di Nature, menggunakan perangkat lunak baru yang dibuat berdasarkan kemajuan ini untuk mengurutkan kromosom Y dari lebih dari 40 pria di seluruh dunia.

Temuan ini menunjukkan kromosom Y berevolusi untuk memiliki variasi yang luas dalam ukuran dan strukturnya di antara individu.

Dianne Newbury, profesor genetika medis dan genomik di Oxford Brookes University yang tidak terlibat dalam penelitian ini mengatakan penemuan tersebut adalah karya yang luar biasa dan studi penting dalam genetika.

"Pengurutan unit ini [kromosom Y] memberikan gambaran lengkap tentang keseluruhan genom manusia dan akan memulai banyak penelitian tentang kromosom seks yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan," kata Dianne, mengutip LiveScience, Rabu (23/8).

Pelengkapan urutan kromosom Y juga berguna buat kepentingan medis, termasuk isu kesuburan.

Salah satu bagian kromosom Y disebut wilayah faktor azoospermia, yaitu hamparan DNA yang mengandung beberapa gen yang terlibat dalam produksi sperma.

Dengan rangkaian gen yang baru diselesaikan, para peneliti bisa mempelajari struktur serangkaian pengulangan terbalik atau "palindrom" di wilayah faktor azoospermia.

"Struktur ini sangat penting karena terkadang palindrom ini dapat membuat lingkaran (loop) DNA," kata Arang Rhie, staf ilmuwan NHGRI dan penulis utama publikasi Nature.

"Terkadang, loop ini secara tidak sengaja terpotong dan menyebabkan penghapusan genom," lanjutnya.

Penghapusan di wilayah faktor azoospermia diketahui mengganggu produksi sperma, sehingga palindrom ini dapat mempengaruhi kesuburan.

Dengan rangkaian kromosom Y yang lengkap, para peneliti kini dapat menganalisis penghapusan ini dengan lebih tepat dan pengaruhnya terhadap produksi sperma.

Apa pentingnya kromosom Y?

Kromosom Y penting untuk pengembangan karakteristik jenis kelamin pria.

Komosom ini membawa gen wilayah penentu jenis kelamin Y (SRY), yang mengkode protein yang mendorong perkembangan testis dan menghalangi perkembangan organ-organ wanita seperti rahim dan saluran tuba.

Gen tersebut diurutkan sebagian pada tahun 2003 sebagai bagian dari Proyek Genom Manusia, yang menghasilkan draf pertama genom manusia.

Namun, kromosom Y memiliki struktur kompleks yang mengandung banyak urutan DNA panjang dan berulang, dan hingga saat ini, kurang dari 50 persen dari urutan tersebut diketahui.

"Ketika kita menyusun kembali sebuah genom, kita tidak bisa mengurutkan seluruh kromosom secara utuh; kita hanya bisa mengurutkan sedikit demi sedikit, dan kemudian kita harus menjahitnya kembali," kata Adam Phillippy, penulis utama salah satu studi baru dan peneliti senior di National Human Genome Research Institute.

"Dan seperti merekonstruksi teka-teki, bagian yang berulang-ulang dan terlihat sama adalah bagian yang paling sulit, dan Anda menyimpannya untuk bagian akhir," imbuhnya.

Menggunakan kombinasi teknologi pengurutan DNA dan pembelajaran mesin mutakhir, serta wawasan yang diperoleh dari pengurutan 23 kromosom manusia lainnya, tim Phillippy mampu menyusun kromosom Y secara lengkap.

Mereka menemukan kromosom ini mengandung 62.460.029 pasangan basa DNA, pasangan "huruf" yang membentuk anak tangga DNA. Jumlah tersebut 30 juta lebih banyak daripada genom referensi terbaru, GRCh38, yang terus diperbaiki selama 20 tahun terakhir.

Tim mengoreksi kesalahan pada GRCh38 dan menemukan struktur lengkap dari beberapa keluarga gen, seperti DAZ dan RBMY, yang terlibat dalam produksi sperma.

Mereka juga mengidentifikasi 41 gen pengkode protein baru dan memberikan wawasan tentang wilayah non-kode yang dikenal sebagai DNA satelit, yang tidak membawa cetak biru untuk protein serta sekuens yang sering disalahartikan sebagai DNA bakteri di masa lalu.

Cara pemetaan kromosom di halaman berikutnya...