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我國學者首次建立從端粒到端粒的中國人全基因組

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2023-12-29 07:44:27 字號：A- A A+ 來源：科技日報

端粒到端粒（T2T）聯盟組裝的參考基因組T2T-CHM13，是有史以來第一個具有卓越質量的完整單倍體人類基因組。但遺憾的是，基因組計劃發(fā)展到現在，仍然沒有中國人自己的參考基因組。

日前，北京大學人民醫(yī)院高占成教授研究團隊、中國科學院北京基因組研究所康禹教授研究團隊在《基因組蛋白質組與生物信息學報》雜志發(fā)表研究論文，首次在世界范圍內成功完成從端粒到端粒的中國人全基因組，獲得包括Y染色體在內的高質量真實人類二倍體、完整無間隙的全基因組參考序列（44+XY）——“唐堯”基因組，其DNA序列具有明確的漢族中國人遺傳特征。

據悉，樣本來自一名生活在山西省一個古老村莊的健康男性，經核型檢測，未見染色體結構異常。研究團隊將該參考基因組命名為“T2T-YAO”，因為這個采樣點位于幾千年前的堯帝遺址附近，這個地區(qū)是明代洪洞移民的起點。這場遷徙持續(xù)了近半個世紀，大量移民遍布中國各地并進入東南亞。因此，T2T-YAO基因組有望成為漢族人群的全面代表。

根據祖源分析，YAO基因組的大部分來自東亞。其Y染色體單倍群鑒定為O-F2137，是中國主要的Y單倍群O-M122的主要后代群之一。

研究團隊使用merqury（評估基因組質量的重要工具）來評估T2T-YAO，并分析其完整性、組裝錯誤和單倍型之間的切換錯誤。其中T2T-YAO的質量值（QV）達到了參考質量的準確度，母本與父本分別達到了Q70.49和Q72.28，選擇父母本中QV較高的常染色體及性染色體組成一套單倍體參考基因組，其質量達到了Q74.69。

研究發(fā)現，與基準基因組HG002相比，T2T-YAO表現出較少的錯誤重復、交換錯誤和較短的折疊區(qū)域，且T2T-YAO擁有更完整的rDNA（核糖體DNA）序列。與CHM13相比，YAO的單倍體間具有更多的序列共享性和更高的同一性。這意味著與漢族人群相比，不同族群之間存在更大的基因組距離。而不同單倍型間有10%的序列是獨特的，代表了大部分個體間的基因組多樣性。

研究團隊還成功完成T2T-YAO的所有十個SAACs（近端著絲粒染色體短臂）區(qū)域，SAACs的成對比對揭示了異源染色體上幾乎有相同的序列存在，形成了具有大量倒位、重復和易位的同源嵌合體，特別是在chr13、14、21和22之間。對十個SAACs區(qū)域的k-mer（一段長度為k的DNA片段）進行聚類，他們發(fā)現同源染色體的短臂顯示出幾乎相同的位置，但不同異源染色體的長臂彼此遠離。

研究發(fā)現，YAO-Y基因結構與既往報道一致，兩端包含偽常染色體區(qū)（PARs）、X轉座區(qū)、擴增序列、異染色質衛(wèi)星區(qū)和X簡并區(qū)。擴增子存在于擴增區(qū)域，與CHM13-Y中觀察到的模式相似。

該研究報告了一個完整、準確的中國漢族參考基因組T2T-YAO，能應用于未來的醫(yī)學研究和臨床實踐中，為精準醫(yī)療夯實了基礎。

（通訊員?何玉坤?科技日報記者?代小佩）
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