Shotgun Sequencingとは何ですか？

Shotgunシーケンシングは、DNAシーケンスの方法で、長いDNAが物理的に小さな（約2,000塩基対）フラグメントに分割され、コンピューター分析を使用してクローン化、シーケンス、および組み立てられます。 Celera CorporationのCraig Venterによって開発され、有名になりました。 Venterは、ゲノム研究所で働いている間に1996年にこの技術を開発しました。

Venterは1998年にCeleraを設立し、3年以内にヒトゲノムの配列を決定することを使命としていました。 この目標は、マップベースまたはBAC-to-BACシーケンシングと呼ばれる古い戦略を使用してヒトゲノムをシーケンシングするために協力している大学のコンソーシアムである、すでに稼働しているHuman Genome Projectと直接競合していました。 この方法では、まずゲノムをBACと呼ばれる150,000塩基対の断片に分割し、BACを順番に組み立ててから、各BACを詳細にシーケンスします。

全ゲノムショットガンシーケンスは、BACの作成とマッピングをバイパスし、DNAシーケンスから始まります。 このプロセスは、対象の生物から高分子量DNAのサンプルを取得し、それを狭いゲージのシリンジに通すか、音波でサンプルを破壊する方法で超音波処理することで物理的に小さな断片に分割することから始まります。 せん断はランダムなプロセスであるため、フラグメントのシーケンスは、それらの間でいくらか重複します。 せん断では、シーケンスに必要な2,000塩基対のフラグメントは特に作成されません。むしろ、混合物から目的のサイズのフラグメントを精製する必要があります。

次のステップは、DNAフラグメントをベクターと呼ばれるキャリアDNAと結合することです。 このプロセスはクローニングと呼ばれ、ゲノム全体のシーケンスが作成されるシーケンスライブラリを作成します。 ライブラリー内の各クローンの配列が決定され、コンピューター分析を使用して、各フラグメント内の重複または連続配列を見つけます。 オーバーラップを組み立てると、「コンティグ」が作成されます。これは、DNAシーケンスの長く連続したストレッチです。

ショットガンクローニングでは、通常、ライブラリから偶然欠落しているシーケンスがあるため、コンティグ間にいくつかのギャップが生じます。 新しいライブラリを作成するか、既知のシーケンスを使用してコンティグから外側に拡張することにより、ギャップを埋めることができます。 ショットガンシーケンスはDNAフラグメントをランダムにシーケンスするため、多くのフラグメントが複数回シーケンスされ、各フラグメントが1回または2回しかシーケンスされなかった場合よりもシーケンスが正しいことを確実にします。

ヒトゲノムは、マップベースのシーケンスを使用したヒトゲノムプロジェクトとショットガンシーケンスを使用したセレラの両方でシーケンスされました。 現在、ショットガンシーケンスは、他の種類のゲノムシーケンスに適した方法です。 植物シロイヌナズナ 、イネ、ウシ、イヌ、ニワトリ、チンパンジー、ラット、マウス、フグ、および多くの微生物など、多くの生物の完全なゲノムがこの方法で配列決定されています。