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完全なヒトX染色体のテロメアからテロメアへの集合体
Telomere-to-telomere assembly of a complete human X chromosome.
PMID: 32663838 DOI: 10.1038/s41586-020-2547-7.
抄録
20年間の改良を経て、現在のヒト参照ゲノム（GRCh38）は、これまでに作成された脊椎動物ゲノムの中で最も正確で完全なものとなりました。しかし、一本の染色体が最後まで完成しているわけではなく、何百もの未解決のギャップが存在しています。ここでは、GRCh38の連続性を超えたヒトゲノムアセンブリーと、ヒト染色体の最初のギャップレスなテロメアからテロメアへのアセンブリーを発表する。これは、綿状虫CHM13ゲノムの全ゲノムのハイカバー率、超長読ナノ細孔シークエンシングと、品質向上と検証のための補完的な技術を組み合わせることによって可能になりました。ヒトX染色体に焦点を当て、約3.1メガベースのセントロメリックサテライトDNAアレイを再構築し、ヒト偽常染色体領域と癌-テスティス増幅遺伝子ファミリー（CT-XとGAGE）からの新規配列を含む、現在のリファレンスに残っている29のギャップをすべて閉じました。これらの新規配列は、今後リリースされるヒト参照ゲノムに統合される予定です。さらに、完全な染色体Xを超長ナノポアデータと組み合わせることで、複雑なタンデムリピートとサテライトアレイにまたがるメチル化パターンを初めてマッピングすることができました。この結果は、ヒトゲノム全体を完成させることが可能になったことを示しており、ここで発表されたデータは、残りのヒト染色体を完成させるための継続的な取り組みを可能にするものです。
After two decades of improvements, the current human reference genome (GRCh38) is the most accurate and complete vertebrate genome ever produced. However, no one chromosome has been finished end to end, and hundreds of unresolved gaps persist. Here we present a de novo human genome assembly that surpasses the continuity of GRCh38, along with the first gapless, telomere-to-telomere assembly of a human chromosome. This was enabled by high-coverage, ultra-long-read nanopore sequencing of the complete hydatidiform mole CHM13 genome, combined with complementary technologies for quality improvement and validation. Focusing our efforts on the human X chromosome, we reconstructed the ~3.1 megabase centromeric satellite DNA array and closed all 29 remaining gaps in the current reference, including new sequence from the human pseudoautosomal regions and cancer-testis ampliconic gene families (CT-X and GAGE). These novel sequences will be integrated into future human reference genome releases. Additionally, a complete chromosome X, combined with the ultra-long nanopore data, allowed us to map methylation patterns across complex tandem repeats and satellite arrays for the first time. Our results demonstrate that finishing the entire human genome is now within reach and the data presented here will enable ongoing efforts to complete the remaining human chromosomes.