序列圖

序列圖(Sequence Diagram)有多種含義和用法。 序列圖可以指遺傳物質上核苷酸序列物理圖的簡稱,是人類基因組計畫中的最基礎的工作,是人類基因組在分子水平上最高層次、最為詳盡的物理圖,測定總長為1M、由約30億對核苷酸組成的基因組DNA序列。

簡介

序列圖,可以說它是人類基因組在分子水平上最高層次、最為詳盡的物理圖。測定總長為1米、由30億對核昔酸組成的基因組全部DNA序列,是基因組計畫中最為明確、最為艱巨的定時、定量、定質的硬任務。怎樣測定基因組的序列呢?

基本原理

首先讓我們來了解一下DNA序列分析的原理和基本技術。目前,主要採用桑格(Sanger)於對年代發明的"雙脫氧核糖核酸鏈末端終止法"進行測定。測序反應事實上就是一個在DNA聚合酶作用下的DNA複製過程。以一條鏈為模板,在一個測序引物的牽引下,新的DNA鏈得以不斷延伸。但如果加人一些雙脫氧核糖核苷酸即ddNTPs,就不能使延伸反應繼續下去,最終隨機產生許多大小不等的末端是雙脫氧核苷酸的DNA片段,這些片段之間大小相差一個鹼基,在電壓驅動下,從一種由聚丙烯醯胺做成的凝膠上可間接地讀出這些有差異的代表其末端終止位置處鹼基種類的片段,那么一系列的連續片段就代表了整個模板DNA的全部序列。用機器進行自動測序,一次可讀400-800個鹼基。儘管全自動測序較為方便省時,但由於測定的序列長度有一定限制,相對於龐大的人類基因組來說可謂"老虎吃天,無從下口"。因此,測序的策略問題就被提出來了。

目前,常用的測序策略是"鳥槍法"。形象地說,就是將較長的基因片段打斷,構建一系列的隨機亞克隆,然後測定每個亞克隆的序列,用計算機分析以發現重疊區域,最終對大片段的DNA定序。科學家利用物理圖中已定位的STS位點作為序列分析的起始位點,大大減少了序列重疊部分的測定,提高了測序效率,使一些實驗室可在一年內測定幾個兆的鹼基序列。

測序技術也在不斷地發展和提高。過去兩年內,通過在一個測序的電泳膠上增加電泳泳道和測序膠的長度,使自動測序儀的通讀水平提高了2-3倍。此外,一些不依賴於電泳技術來分離DNA片段的方法如質譜分析也正在或已經建立。雜交測序也是一項非電泳類方法。目前還有一種可用電子顯微鏡直接觀察的方法。

近幾年,由於DNA測序策略的日趨成熟,以及自動測序儀的改進,序列測定速度和準確率大為提高。美國人類基因組研究中心主任柯林斯(CollinS)自信地說,即便沒有新的技術突破,在2005年這一最後期限前完成準確率達99.9%的人類基因組定序毫無問題,或許還能提前兩年即在2003年以前完成。現在幾乎每個星期都要鑑別出醫學上具有重要意義的一個DNA片段,最後,可能每個小時將會有一種新的基因被測定出DNA序列。

相關知識

人類基因組計畫的另外三張圖是遺傳圖物理圖轉錄圖

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