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Nature Methods:一種全新的單分子測序方法

日期:2012-03-15 08:29:37

高通量、低成本的DNA測序成為后基因組時代的挑戰之一。而單分子測序正承載著人們的殷切期望。近日,來自法國、西班牙和美國的研究人員在《Nature Methods》雜志上發表了機械法單分子測序平臺的原理論證文章。

 

Sanger測序技術在DNA測序領域統治了近20年。人們對更快速更廉價測序方法的需求催生了其他技術的發展。近幾年,新一代測序技術蓬勃發展,呈現百花齊放的態勢。它們大規模并行監控DNA聚合酶或連接酶介導的熒光標記核苷酸的摻入。然而,由于讀長有限,且預擴增步驟復雜,易引入偏向,第三代測序技術應運而生。

 

通過直接監控熒光標記核苷酸在單分子鏈上的摻入,第三代測序平臺摒棄了預擴增,并實現了更長的讀長。然而,這些單分子測序方法的不足之處是標記核苷酸的成本高,且錯誤率高(4-15%),因為其信噪比低,不檢測或錯誤檢測熒光信號。

 

在這篇文章中,作者們介紹了一種全新單分子鑒定和測序方法的原理論證,這種方法不依靠熒光,而依靠對DNA發夾延伸的測定,也就是說,它測定DNA發夾上與表面錨定的一端以及與磁珠結合的一端之間的距離。

 

研究人員將結合有DNA發夾的磁珠拉到表面,分子可解鏈。在這種開放狀態下,它可與互補的寡核苷酸雜交,當拉力減小時這瞬間阻斷了發夾解鏈。通過測定表面與磁珠之間的距離,您可以確定雜交的位置,這有著近乎單分子的精確度。這種方法可用于片段混合物中序列已知的DNA片段的鑒定,也可通過雜交或連接對未知的DNA片段進行測序。

 

作者認為,這種方法的主要優勢在于檢測到信號的性質,即DNA發夾的延伸。這種測定提供了連續信號,而不是大部分熒光方法的二元(onoff)信號。他們通過了非熒光成像和標準照相機實現了信號,成本應比現有方法低。此外,連續延伸信號的信息量比熒光信號更大。序列的雜交模式,而不僅僅是雜交存在,可作為DNA序列的指紋。


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