Колко струва и как се секвенира геномът; Цифрови мостове
Движеща промяна към цифровия свят
Разбира се, че сте чували за геномно секвениране, но знаете ли каква технология го прави възможна? Знаете ли колко струва секвенирането на геном? В тази статия ви даваме отговорите на тези и други въпроси и анализираме най-новите данни за тази технология.
Началото на всичко: генетичният код на ДНК
Нашият генетичен код и този на всички живи организми, от най-малкия от вирусите до най-големия от динозаврите, съществували някога, се основава на азбука от само четири букви: A, C, G и T (по една за всеки нуклеотид или ДНК база: аденин, гуанин, цитозин и тимин, съответно).
С този четвъртичен език се пишат ДНК веригите. Съвкупността от всички ДНК вериги на живо същество е неговият геном. Човешкият геном се състои от 46 нишки ДНК (46 хромозоми) на обща стойност над 3 милиарда букви. Всяка от нашите клетки в своето ядро съдържа копие на нашия геном. Едно и също копие във всяка клетка. Този геном ще бъде обработен по различен начин за всеки тип клетка, както обяснихме в скорошната ни статия:
„Какво е генетично наследство, обяснено с нотите на пиано“
Геномните последователности могат да се консултират в публични бази данни
Редът, в който четирите букви A, C, G и T са написани в геном, е това, което е известно като неговата последователност. В момента е известна последователността от хиляди геноми; и тези последователности се съхраняват в огромни бази данни, много от които публични и свободно достъпни. Най-важните публични геномни бази данни са NCBI (Национален център за биотехнологична информация, САЩ), ENA (Европейски нуклеотиден архив, Великобритания) и DDBJ (ДНК база данни на Япония, Япония).
Всички проекти за секвениране, финансирани с публични средства, са задължени да разпределят свободно последователностите, получени при техните разследвания, към която и да е от тези бази данни, така че да могат свободно да се консултират или използват.
Човешкият геном беше напълно секвениран през 2001 г. И този етап за молекулярната биология беше публикуван едновременно от научни списания Природата Y. Наука.
Технологиите, които правят възможно геномното секвениране
Но как да четете нишките на ДНК? Първата стъпка във всеки проект за секвениране винаги е да се фрагментират ДНК веригите на генома на по-малки парчета, което ще улесни екипите за секвениране да ги прочетат. След като геномът бъде фрагментиран, за всяка ДНК база ще бъдат поставени различни етикети, които ще накарат оборудването за секвениране да ги разпознае, да ги преведе като A, C, G или T и да изпрати този превод на софтуер, който ще върне изображение, подобно на е:
Тези софтуерни изходи се наричат хроматограми, в които всяка ДНК база е представена с различен цвят (зелен за A, син за C, черен за G и червен за T). Той също така показва качеството на всяко отделно базово отчитане, представено от вертикална зелена лента. Индексът на качеството на ДНК последователност се изчислява чрез сумиране на индивидуалното качество на всяка база и служи за различаване между последователности с ниско, средно и добро качество. В зависимост от последващите приложения на ДНК последователността могат да се използват всички качества или само най-доброто качество.
Показанията за секвениране се изпращат до база данни, която след като се анализират тяхното качество и друга информация, свързана с проекта за секвениране, им присвоява идентификационен код (уникален за всяка ДНК последователност в базата данни) и съхранява. Като потребители на тази база данни, при изтегляне на последователност ще ни бъде върнат файл в текстов формат, подобен на този: