Co to jest sekwencjonowanie DNA?
Sekwencjonowanie DNA to zbiór naukowych metod określania sekwencji zasad nukleotydowych w cząsteczce DNA. Wszystkie żywe organizmy mają DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) w każdej z komórek. Każda komórka w organizmie zawiera kod genetyczny dla całego organizmu. Proces sekwencjonowania DNA przekształca DNA z danego organizmu w format, który może być wykorzystywany przez naukowców do podstawowych badań procesów biologicznych, badań medycznych i kryminalistyki.
Istnieje kilka metod sekwencjonowania DNA. Pierwsze metody opracowano w latach 70. XX wieku, są one bardzo pracochłonne i czasochłonne. Najpopularniejszą i najczęściej stosowaną obecnie reakcją sekwencjonowania jest sekwencjonowanie dideoksynukleotydowe, które można wykonać ręcznie lub maszynowo, w zależności od ilości materiału do sekwencjonowania.
Ilość materiału genetycznego w organizmie różni się znacznie i jest mierzona liczbą zawartych w nim zasad nukleotydowych. Na przykład wirus lub bakteria może mieć zaledwie pięć tysięcy zasad, podczas gdy ludzki genom zawiera około trzech miliardów zasad. Metoda sekwencjonowania dideoksynukleotydów umożliwia sekwencjonowanie wielu genomów w ciągu dni, a dużych genomów w latach, a nie dziesięcioleciach.
Sekwencjonowanie DNA składa się z czterech etapów. Najpierw należy usunąć DNA z komórki. Następnie podlega reakcji sekwencjonowania. Następnie DNA jest rozdzielane według wielkości, a następnie analizowane przez komputer, który umieszcza wyniki w użytecznym formacie.
Pierwszym krokiem w sekwencjonowaniu DNA jest wydobycie DNA z komórki. Można to zrobić mechanicznie lub chemicznie. DNA składa się z dwóch nici, ale tylko jedna nić może być sekwencjonowana na raz.
Po rozbiciu DNA umieszcza się go na wektorach, które są komórkami, które będą się replikować w nieskończoność, wraz ze starterem, który jest substancją chemiczną uruchamiającą proces. Tworzy to klony DNA sekwencjonowanego organizmu. Reakcja sekwencjonowania wykorzystuje starter do rozpoczęcia chemicznego procesu odtwarzania drugiej nici DNA. Sekwencjonowanie przeprowadza się w termocyklerze, dzięki czemu reakcję powtarza się wiele razy. Powtórzenie reakcji powoduje większą wydajność sekwencjonowanego DNA.
Po sekwencjonowaniu DNA sortuje się według wielkości za pomocą elektroforezy kapilarnej. DNA jest przeciągane przez prąd elektryczny przez żel w kapilarie, która jest bardzo cienką szklaną rurką. Pojawiają się nici DNA posortowane według długości. Gdy wychodzą z kapilary, przechodzą przez laser, który aktywuje barwniki, które identyfikują zasady nukleotydowe. Informacje te są wprowadzane do komputera, który następnie wyświetla sekwencję DNA na ekranie.