Что такое секвенирование ДНК?

Секвенирование ДНК представляет собой совокупность научных методов определения последовательности нуклеотидных оснований в молекуле ДНК. У всех живых организмов есть ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) в каждой из их клеток. Каждая клетка в организме содержит генетический код для всего организма. Процесс секвенирования ДНК превращает ДНК из данного организма в формат, который может быть использован исследователями для базовых исследований биологических процессов, медицинских исследований и в криминалистике.

Существует несколько методов, которые можно использовать для секвенирования ДНК. Первые методы были разработаны в 1970-х годах, и они очень трудоемки и требуют много времени. Наиболее популярной и распространенной реакцией секвенирования, используемой сегодня, является дидезоксинуклеотидное секвенирование, которое может быть выполнено вручную или с помощью машин, в зависимости от количества секвенируемого материала.

Количество генетического материала в организме значительно варьируется и измеряется количеством содержащихся в нем нуклеотидных оснований. Например, вирус или бактерия могут иметь всего пять тысяч оснований, а человеческий геном содержит около трех миллиардов оснований. Метод дидезоксинуклеотидного секвенирования ДНК-секвенирования может секвенировать многие геномы за несколько дней, а большие геномы - за годы, а не за десятилетия.

Существует четыре этапа секвенирования ДНК. Сначала ДНК должна быть удалена из клетки. Затем он подвергается реакции секвенирования. Затем ДНК разделяется по размеру и, наконец, анализируется компьютером, который помещает результаты в удобный для использования формат.

Первым шагом в секвенировании ДНК является получение ДНК из клетки. Это может быть сделано механически или химически. ДНК состоит из двух цепей, но только одна цепочка может быть секвенирована за один раз.

Как только ДНК разрушается, ее помещают в векторы, которые представляют собой клетки, которые будут самовоспроизводиться бесконечно, наряду с праймером, который является химическим веществом, запускающим процесс. Это создает клоны ДНК организма, который секвенируется. В реакции секвенирования используется праймер, чтобы запустить химический процесс размножения второй цепи ДНК. Секвенирование выполняется в термоцикле, так что реакция повторяется много раз. Повторение реакции приводит к большему выходу секвенированной ДНК.

После секвенирования ДНК сортируют по размеру с помощью капиллярного электрофореза. ДНК протягивается электрическим током через гель в капилляре, который представляет собой очень тонкую стеклянную трубку. Нити ДНК появляются отсортированными по длине. Когда они выходят из капилляра, они проходят через лазер, который активирует красители, которые идентифицируют нуклеотидные основания. Эта информация подается в компьютер, который затем отображает последовательность ДНК на экране.