In genetica, qual è il metodo del fucile da caccia?

Il metodo del fucile da caccia è usato per sequenziare lunghi filamenti di una molecola di acido desossiribonucleico (DNA). Si basa su un altro metodo di sequenziamento del DNA chiamato metodo di terminazione della catena. Con il metodo del fucile a pompa, gli scienziati sequenziano parti del filamento di DNA e usano i risultati per creare una sequenza continua.

Il sequenziamento è il processo per trovare la composizione atomica di una molecola e studiare i legami chimici che uniscono quegli atomi. Nel DNA, il sequenziamento viene utilizzato per trovare l'ordine in cui si verificano determinate molecole. Queste molecole sono chiamate nucleotidi. Le quattro basi nucleotidiche sono adenina, guanina, citosina e timina.

Un modo per sequenziare lunghi filamenti di DNA consiste nell'utilizzare il metodo del fucile da caccia. In questo metodo, il DNA è suddiviso in frammenti casuali. I segmenti risultanti vengono quindi sequenziati utilizzando un metodo chiamato metodo di terminazione della catena. La terminazione a catena è il metodo di scelta per brevi sequenze di DNA. Utilizza pochi prodotti chimici aggressivi e minori quantità di radioattività rispetto ad altri metodi a sequenza breve.

Nel metodo di terminazione della catena, un filamento di DNA è diviso in quattro reazioni di sequenziamento. Ciascuno contiene tutti e quattro i nucleotidi e un enzima che funge da catalizzatore, chiamato DNA polimerasi. Un dideoxynucleotide, che è fondamentalmente una parte mancante di nucleotidi della sua sequenza di zucchero, viene quindi aggiunto ad ogni reazione di sequenziamento. Dopo aver elaborato queste reazioni, gli scienziati sono in grado di immaginarle e leggere la sequenza del DNA.

Durante il metodo di sequenziamento del DNA del fucile da caccia, tutto ciò accade più volte usando frammenti casuali diversi di DNA. Ciò si traduce in più sezioni sovrapposte di DNA sequenziato. Un programma per computer utilizza quindi le sezioni sovrapposte per creare una sequenza continua di DNA.

Il problema con il metodo del fucile da caccia è che il DNA è incredibilmente complesso. Spesso contiene sequenze ripetitive che sembrano uguali ma provengono da diverse parti del DNA. L'insieme completo di DNA umano, chiamato genoma umano, ha oltre tre miliardi di paia di basi. L'unico modo per essere sicuri che il posizionamento delle sequenze ripetitive sia corretto consiste nel fare più letture casuali in modo che ogni parte venga sequenziata più volte. Anche così, si verificano errori.

Il metodo di sequenziamento del fucile da caccia è stato all'avanguardia del sequenziamento del DNA fino a circa il 2005. Da allora, gli scienziati hanno creato il sequenziamento di prossima generazione, che funziona molto più velocemente. L'accuratezza delle letture individuali è inferiore rispetto al sequenziamento del fucile da caccia, ma gli scienziati sono compensati da ciò essendo in grado di fare più letture in meno tempo.