Co je to metoda brokovnice v genetice?

Brokovnice se používá k sekvenování dlouhých řetězců molekuly deoxyribonukleové kyseliny (DNA). Spoléhá se na jinou metodu sekvenování DNA nazvanou metoda zakončení řetězce. Pomocí metody brokovnice vědci sekvenují části řetězce DNA a pomocí výsledků vytvoří souvislou sekvenci.

Sekvenování je proces nalezení atomového složení molekuly a zkoumání chemických vazeb, které tyto atomy spojují. V DNA je sekvenování používáno k nalezení pořadí, ve kterém se vyskytují určité molekuly. Tyto molekuly se nazývají nukleotidy. Čtyři nukleotidové báze jsou adenin, guanin, cytosin a thymin.

Jedním ze způsobů, jak sekvenovat dlouhé řetězce DNA, je použití metody brokovnice. Při této metodě je DNA rozdělena na náhodné fragmenty. Výsledné segmenty jsou poté sekvenovány pomocí metody nazývané metoda zakončení řetězce. Ukončení řetězce je metoda volby pro krátké sekvence DNA. Používá několik tvrdých chemikálií a nižší množství radioaktivity než jiné metody s krátkou sekvencí.

V metodě zakončení řetězce je řetězec DNA rozdělen do čtyř sekvenčních reakcí. Každý obsahuje všechny čtyři nukleotidy a enzym, který působí jako katalyzátor, nazývaný DNA polymeráza. Ke každé sekvenční reakci se potom přidá dideoxynukleotid, který je v podstatě částí nukleotidů postrádající jeho cukernou sekvenci. Po zpracování těchto reakcí jsou vědci schopni je zobrazit a přečíst sekvenci DNA.

Během brokové metody sekvenování DNA se to vše děje několikrát za použití různých náhodných fragmentů DNA. Výsledkem je několik překrývajících se sekcí sekvenované DNA. Počítačový program pak pomocí překrývajících se sekcí vytvoří souvislou sekvenci DNA.

Problém s brokovnicí je ten, že DNA je neuvěřitelně složitá. Často obsahuje opakující se sekvence, které vypadají stejně, ale pocházejí z různých částí DNA. Kompletní sada lidské DNA, nazývaná lidský genom, má více než tři miliardy párů bází. Jediným způsobem, jak se ujistit, že umístění opakujících se sekvencí je správné, je provést více náhodných odečtů, takže každá část je sekvenována vícekrát. I přesto dochází k chybám.

Brokovnice metoda sekvenování byla špičkou DNA sekvenování až do roku 2005. Od té doby vědci vytvořili sekvenci příští generace, což funguje mnohem rychleji. Přesnost jednotlivých odečtů je menší než při sekvenování brokovnic, ale vědci jsou za to kompenzováni tím, že jsou schopni provádět více odečtů za kratší dobu.