Revista Nature a stabilit recent un precedent important pentru lumea web, publicând un articol online cu 10 zile înainte de debutul său tipărit programat pentru 18 mai. Decizia lor, bineînțeles, a depins de importanța lucrării. În acesta, un consorțiu internațional de oameni de știință dezvăluie secvența completă a cromozomului 21, cel mai mic dintre toți cei 24 de cromozomi umani. Și ceea ce au găsit – o sărăcie neașteptată de gene pe 21 – sugerează că numărul total de gene umane a fost foarte probabil supraestimat.
Cromozomul 21, care reprezintă aproximativ 1 la sută din întregul genom, era de așteptat să fie sărac în gene, dar nu atât de sărac cum pare acum. Într-adevăr, proiectul Unigene a presupus că 21 va purta doar 80 la sută din numărul de gene la care ne-am putea aștepta pentru un cromozom de dimensiunea sa. Așadar, dacă numărul total de gene umane preconizate este de aproximativ 100.000, predicția era că 21 ar conține între 800 și 1.000 de gene, adică 80% din 1% din genom.
Dar, de fapt, consorțiul pentru cromozomul 21 – care a inclus cercetători din Japonia, Germania, Franța, Elveția, Anglia și SUA – a găsit doar 225 de gene. Acesta este un număr mic nu numai în ceea ce privește ceea ce a fost prezis, ci și în comparație cu celălalt cromozom complet secvențiat până în prezent, 22, care conține 545 de gene și are o dimensiune similară. Cromozomul 22 este considerat „bogat în gene”, dar noile informații îi fac în continuare pe cercetători să-și revizuiască predicțiile cu privire la genomul în sine.
„Acești doi cromozomi împreună”, scriu autorii lucrării, „reprezintă aproximativ 2% din genomul uman și conțin colectiv 770 de gene. Presupunând că ambii cromozomi combinați reflectă un conținut mediu de gene al genomului, estimăm că numărul total de gene umane ar putea fi de aproape 40.000.”
În ciuda numărului mic de gene de pe cromozomul 21, acesta nu a fost un ghem de ADN ușor de descâlcit, iar în acest sens, consorțiul a făcut mai multe progrese tehnice. Toți cromozomii arată ca X, având brațe scurte și lungi de ADN, formate din milioane de perechi de baze. Grupul raportează o secvență care acoperă 99,7 la sută din brațul lung al cromozomului 21, adică 33,55 milioane de perechi de baze. Iar în cadrul acestei secvențe se află o porțiune neîntreruptă de 28,5 milioane de perechi de baze – cea mai lungă secvență continuă de ADN cunoscută până în prezent.
Articolul descrie, de asemenea, o secvență de 281.000 de perechi de baze pe brațul scurt al cromozomului 21, care a fost dificil de cartografiat și clonat deoarece conține o serie de secvențe foarte repetitive (vezi ilustrația din stânga). Lungimea acestui braț scurt variază foarte mult de la un individ la altul, astfel că această secvență marchează primul exemplu al unei părți mari a genomului care se poate extinde sau contracta drastic.
Descoperirea mai detaliată a ceea ce fac genele de pe cromozomul 21 ar putea fi un avantaj pentru cercetătorii din domeniul medical. Mutațiile în 14 gene cunoscute de pe cromozomul 21 joacă roluri într-o formă a bolii Alzheimer, în scleroza laterală amiotrofică și în epilepsia mioclonică progresivă, printre alte boli. De asemenea, pe cromozomul 21 se află gene încă neidentificate, dar despre care se știe că sunt responsabile pentru cinci așa-numite tulburări monogenice, inclusiv două forme de surditate și sindroamele Usher și Knobloch.
Poate cel mai semnificativ, faptul de a avea o a treia copie a cromozomului 21, sau trisomia 21, are ca rezultat sindromul Down, care afectează până la una din 700 de nașteri și este cea mai frecventă cauză de retard mental. Este probabil, deoarece cromozomul 21 are atât de puține gene, că trisomia 21, spre deosebire de multe alte tulburări cromozomiale, nu este fatală înainte de naștere sau chiar la o vârstă fragedă. Chiar și așa, sindromul Down este asociat cu peste 80 de probleme fizice și mentale, inclusiv boli cardiace congenitale, un risc crescut pentru anumite leucemii și deficiențe imunologice.
Articolul aduce vești bune pentru oamenii de știință care speră să identifice genele de pe cromozomul 21 care se află în spatele complicațiilor variate ale sindromului Down: regiuni ale cromozomului 21 uman au multe în comun cu mai multe regiuni din cromozomii 10, 16 și 17 ai șoarecilor – regiuni care se numesc sintenii conservate între specii. Acest grad ridicat de conservare înseamnă că oamenii de știință pot începe să folosească hărțile de șoarece pentru a se orienta. Este posibil să nu apară imediat modalități mai bune de gestionare a sindromului Down, dar este un început.