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研究发明全新单分子测序方法

发布时间:2012年03月20日 13:55 | 进入复兴论坛 | 来源:科学时报 | 手机看视频


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  高通量、低成本的DNA测序成为后基因组时代的挑战之一。而单分子测序正承载着人们的殷切期望。近日,来自法国、西班牙和美国的研究人员在《自然—方法学》杂志上发表了机械法单分子测序平台的原理论证文章。

  Sanger测序技术在DNA测序领域统治了近20年。人们对更快速更廉价测序方法的需求催生了其他技术的发展。近几年,新一代测序技术蓬勃发展,呈现百花齐放的态势。它们大规模并行监控DNA聚合酶或连接酶介导的荧光标记核苷酸的掺入。然而,由于读长有限,且预扩增步骤复杂,易引入偏向,第三代测序技术应运而生。

  通过直接监控荧光标记核苷酸在单分子链上的掺入,第三代测序平台摒弃了预扩增,并实现了更长的读长。然而,这些单分子测序方法的不足之处是标记核苷酸的成本高,且错误率高(4-15%),因为其信噪比低,不检测或错误检测荧光信号。

  在这篇文章中,作者们介绍了一种全新单分子鉴定和测序方法的原理论证,这种方法不依靠荧光,而依靠对DNA发夹延伸的测定,也就是说,它测定DNA发夹上与表面锚定的一端以及与磁珠结合的一端之间的距离。

  研究人员将结合有DNA发夹的磁珠拉到表面,分子可解链。在这种开放状态下,它可与互补的寡核苷酸杂交,当拉力减小时这瞬间阻断了发夹解链。通过测定表面与磁珠之间的距离,您可以确定杂交的位置,这有着近乎单分子的精确度。这种方法可用于片段混合物中序列已知的DNA片段的鉴定,也可通过杂交或连接对未知的DNA片段进行测序。

  作者认为,这种方法的主要优势在于检测到信号的性质,即DNA发夹的延伸。这种测定提供了连续信号,而不是大部分荧光方法的二元(on或off)信号。他们通过了非荧光成像和标准照相机实现了信号,成本应比现有方法低。此外,连续延伸信号的信息量比荧光信号更大。序列的杂交模式,而不仅仅是杂交存在,可作为DNA序列的指纹。(生物通 薄荷)