Tutte le differenze che si riscontrano nel DNA di individui diversi della stessa specie, che sono il risultato di un riordinamento cromosomico dovuto a delezione, duplicazione, inserimenti di sequenze o inversioni vengono indicate come variazioni strutturali del genoma. Questi cambiamenti genetici possono comprendere da poche a milioni di coppie di basi di DNA. Data la loro natura, le variazioni strutturali sono in grado di influenzare il funzionamento dei geni. I cambiamenti del DNA che influenzano il funzionamento di geni legati alla risposta immunitaria (Pikaia ne ha parlato qui), per esempio, possono portare a problemi di salute o ad un aumento della resistenza o della suscettibilità a particolari malattie. La mappatura del genoma umano, che si usa come riferimento, è stato assemblato usando un limitato numero di individui, pertanto non si ha ancora la reale percezione di quante variazioni strutturali esistano sparse tra le diverse popolazioni umane nel mondo.

Un nuovo studio effettuato da ricercatori del Wellcome Sanger Institute e pubblicato sulla rivista Cell, aggiunge quasi due milioni di coppie di base appena identificate alla sequenza del genoma umano di riferimento. Sono state identificate, inoltre, più di 126.000 nuove variazioni strutturali al genoma umano di riferimento. Queste variazioni di geni, sono importanti dal punto di vista medico dato che potrebbero influenzare l’efficacia dei trattamenti medici in alcune popolazioni.

Questi risultati sono stati ottenuti grazie al sequenziamento di 911 genomi provenienti da 54 popolazioni geograficamente, linguisticamente e culturalmente diverse sparse in tutto il mondo. Sono stati poi ricostruiti 25 genomi umani utilizzando una recente innovazione tecnologica chiamata “de novo genome assembly”. Confrontando direttamente questi genomi assemblati con quello di riferimento, i ricercatori sono stati in grado di identificare numerose sequenze mancanti presenti in più popolazioni. Ciò dimostra quanto sia limitante basarsi su un unico riferimento e quanto sia necessario il sequenziamento di genomi provenienti da popolazioni diverse.

Il team ha poi indagato su quanto siano comuni queste variazioni strutturali in ciascuna delle 54 popolazioni e su quali di esse siano state ereditate da antenati Neanderthal o Denisova (Pikaia ne ha parlato qui e qui). Ad esempio, tra le 126.018 variazioni strutturali scoperte, sono state individuate variazioni ereditate da antenati Denisova nelle popolazioni della Papua Nuova Guinea e isole limitrofe (Pikaia ne ha parlato qui).

Con questo studio, i ricercatori sostengono l’idea che alcuni adattamenti umani a diversi ambienti possono essere la conseguenza della perdita o del guadagno di interi geni o parti di essi. La scoperta di queste nuove variazioni strutturali fornisce un importante strumento che può permettere di ripercorrere la storia delle popolazioni, migliora la conoscenza del genoma umano e potrà portare anche benefici nel campo degli studi medici.


Fonti
Mohamed A. Almarri, Anders Bergström, Javier Prado-Martinez, Fengtang Yang, Beiyuan Fu, Alistair S. Dunham, Yuan Chen, Matthew E. Hurles, Chris Tyler-Smith, Yali Xue. Population Structure, Stratification, and Introgression of Human Structural Variation. Cell, 2020; DOI: 10.1016/j.cell.2020.05.024

Immagine: DataBase Center for Life Science (DBCLS) / CC BY, via Wikimedia Commons