Wat is de shotgun-methode in de genetica?

De shotgun-methode wordt gebruikt om lange strengen van een desoxyribonucleïnezuur (DNA) -molecuul te sequencen. Het vertrouwt op een andere methode voor DNA-sequencing, de kettingbeëindigingsmethode. Met de shotgun-methode sequensen wetenschappers delen van de DNA-streng en gebruiken de resultaten om een ​​continue sequentie te creëren.

Sequencing is het proces van het vinden van de atomaire samenstelling van een molecuul en het onderzoeken van de chemische bindingen die die atomen verenigen. In DNA wordt sequencing gebruikt om de volgorde te vinden waarin bepaalde moleculen voorkomen. Deze moleculen worden nucleotiden genoemd. De vier nucleotidebasen zijn adenine, guanine, cytosine en thymine.

Een manier om lange DNA-strengen te sequencen is met behulp van de shotgun-methode. Bij deze methode wordt DNA opgedeeld in willekeurige fragmenten. De resulterende segmenten worden vervolgens gesequenced met behulp van een methode die de ketenbeëindigingsmethode wordt genoemd. Ketenafbreking is de voorkeursmethode voor korte DNA-sequenties. Het gebruikt weinig agressieve chemicaliën en lagere hoeveelheden radioactiviteit dan andere korte sequentiemethoden.

In de ketenbeëindigingsmethode wordt een DNA-streng verdeeld in vier sequentiereacties. Elk bevat alle vier nucleotiden en een enzym dat werkt als een katalysator, een DNA-polymerase genoemd. Een dideoxynucleotide, dat in feite een nucleotide is dat een deel van zijn suikersequentie mist, wordt vervolgens aan elke sequentiebepalingsreactie toegevoegd. Na het verwerken van deze reacties kunnen wetenschappers ze in beeld brengen en de DNA-volgorde aflezen.

Tijdens de shotgun-methode voor het sequencen van DNA gebeurt dit verschillende keren met verschillende willekeurige DNA-fragmenten. Dit resulteert in meerdere overlappende secties van DNA waarvan de sequentie is bepaald. Een computerprogramma gebruikt vervolgens de overlappende secties om een ​​continue DNA-reeks te maken.

Het probleem met de shotgun-methode is dat DNA ongelooflijk complex is. Vaak bevat het repetitieve sequenties die er hetzelfde uitzien maar uit verschillende delen van het DNA komen. De complete set van menselijk DNA, het menselijke genoom genoemd, heeft meer dan drie miljard basenparen. De enige manier om er zeker van te zijn dat de plaatsing van repetitieve sequenties correct is, is door meer willekeurige metingen te doen, zodat elk onderdeel meerdere keren wordt gesequenced. Toch treden er fouten op.

De shotgun-methode van sequencing was de snijkant van DNA-sequencing tot ongeveer 2005. Sindsdien hebben wetenschappers de volgende generatie sequencing gecreëerd, die veel sneller werkt. De nauwkeurigheid van individuele metingen is minder dan bij shotgun-sequencing, maar wetenschappers worden hiervoor gecompenseerd door meer metingen in minder tijd te kunnen doen.