Новые возможности в области секвенирования ДНК
31.03.2012
1506
0
15060
Ученые из Университета Вашингтона разработали устройство для секвенирования ДНК с помощью технологии нанопор. Новая быстрая и недорогая методика поможет сделать секвенирование более доступным и будет способствовать развитию персонализированной медицины.
Сама нанопора была создана учеными еще в предыдущих исследованиях путем генетической модификации белка порина А (porin A) бактерии Mycobacterium smegmatis. Полученная нанопора имела отверстие в одну миллиардную долю метра, что соответствует размеру проходящей через пору одноцепочечной молекулы ДНК. Чтобы превратить нанопору в устройство для определения последовательности ДНК, ученые поместили ее в мембрану, окруженную раствором хлорида кальция, и с помощью электрического тока создали поток ионов через нанопору. Напряжение менялось в зависимости от типа нуклеотида, проходящего через нанопору. Последовательность нуклеотидов определялась путем измерения разницы в их электрической проводимости по мере прохождения нуклеотидов через пору.
Для продвижения нити ДНК через нанопору в состав последней был введен «молекулярный двигатель», созданный на основе фермента, вовлеченного в репликацию вирусов. Впервые подобный подход был применен учеными из Калифорнийского Университета в Санта-Круз (University of California, США) в аналогичном исследовании, однако созданная ими пора не была способна отличать разные типы нуклеотидов.
В статье, опубликованной в журнале Nature Biotechnology, ученые сообщили об успешном секвенировании шести различных молекул ДНК с помощью разработанного ими метода. Результаты соответствуют ранее полученными данными секвенирования этих же молекул ДНК, которые в ходе пробоподготовки были разбиты на короткие участки (так называемые риды) размером 42-53 пар нуклеотидов.
«Молекулярный двигатель» протягивает нить ДНК через пору с регулируемой скоростью, составляющей десятые доли миллисекунд на один нуклеотид, чего вполне достаточно для считывания нуклеотида», - объяснил руководитель исследования Йенс Гундлах (Jens Gundlach), профессор физики из Университета Вашингтона (University of Washington, США).
Гундлах утверждает, что новый метод секвенирования может быть использован для исследования индивидуальных эпигенетических модификаций ДНК. Разработка эффективных и быстрых методов определения паттернов метилирования и других типов эпигенетических модификаций нуклеотидов является одной из важнейших проблем молекулярной биологии, над решением которой работают многие ученые.
«Выявление эпигенетических модификаций ДНК имеет большее значение для выявления предрасположенности к таким заболеваниям, как рак, - говорит Гундлах. - Одним из преимуществ нанопорового метода секвенирования является возможность наряду с определением последовательности нуклеотидов выявлять эпигенетические модификации».
Исследование было финансировано Национальным Исследовательским Институтом Генома Человека (National Human Genome Research Institute, США) в рамках программы, направленной на создание метода секвенирования ДНК, позволяющего снизить стоимость этой услуги до 1 тыс. долларов США за геном и ниже.
По материалам University of Washington
Elizabeth A Manrao, Ian M Derrington, Andrew H Laszlo, Kyle W Langford, Matthew K Hopper, Nathaniel Gillgren, Mikhail Pavlenok, Michael Niederweis, Jens H Gundlach. Reading DNA at single-nucleotide resolution with a mutant MspA nanopore and phi29 DNA polymerase. Nature Biotechnology, 2012; DOI: 10.1038/nbt.2171
Сама нанопора была создана учеными еще в предыдущих исследованиях путем генетической модификации белка порина А (porin A) бактерии Mycobacterium smegmatis. Полученная нанопора имела отверстие в одну миллиардную долю метра, что соответствует размеру проходящей через пору одноцепочечной молекулы ДНК. Чтобы превратить нанопору в устройство для определения последовательности ДНК, ученые поместили ее в мембрану, окруженную раствором хлорида кальция, и с помощью электрического тока создали поток ионов через нанопору. Напряжение менялось в зависимости от типа нуклеотида, проходящего через нанопору. Последовательность нуклеотидов определялась путем измерения разницы в их электрической проводимости по мере прохождения нуклеотидов через пору.
Для продвижения нити ДНК через нанопору в состав последней был введен «молекулярный двигатель», созданный на основе фермента, вовлеченного в репликацию вирусов. Впервые подобный подход был применен учеными из Калифорнийского Университета в Санта-Круз (University of California, США) в аналогичном исследовании, однако созданная ими пора не была способна отличать разные типы нуклеотидов.
В статье, опубликованной в журнале Nature Biotechnology, ученые сообщили об успешном секвенировании шести различных молекул ДНК с помощью разработанного ими метода. Результаты соответствуют ранее полученными данными секвенирования этих же молекул ДНК, которые в ходе пробоподготовки были разбиты на короткие участки (так называемые риды) размером 42-53 пар нуклеотидов.
«Молекулярный двигатель» протягивает нить ДНК через пору с регулируемой скоростью, составляющей десятые доли миллисекунд на один нуклеотид, чего вполне достаточно для считывания нуклеотида», - объяснил руководитель исследования Йенс Гундлах (Jens Gundlach), профессор физики из Университета Вашингтона (University of Washington, США).
Гундлах утверждает, что новый метод секвенирования может быть использован для исследования индивидуальных эпигенетических модификаций ДНК. Разработка эффективных и быстрых методов определения паттернов метилирования и других типов эпигенетических модификаций нуклеотидов является одной из важнейших проблем молекулярной биологии, над решением которой работают многие ученые.
«Выявление эпигенетических модификаций ДНК имеет большее значение для выявления предрасположенности к таким заболеваниям, как рак, - говорит Гундлах. - Одним из преимуществ нанопорового метода секвенирования является возможность наряду с определением последовательности нуклеотидов выявлять эпигенетические модификации».
Исследование было финансировано Национальным Исследовательским Институтом Генома Человека (National Human Genome Research Institute, США) в рамках программы, направленной на создание метода секвенирования ДНК, позволяющего снизить стоимость этой услуги до 1 тыс. долларов США за геном и ниже.
По материалам University of Washington
Elizabeth A Manrao, Ian M Derrington, Andrew H Laszlo, Kyle W Langford, Matthew K Hopper, Nathaniel Gillgren, Mikhail Pavlenok, Michael Niederweis, Jens H Gundlach. Reading DNA at single-nucleotide resolution with a mutant MspA nanopore and phi29 DNA polymerase. Nature Biotechnology, 2012; DOI: 10.1038/nbt.2171
Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Последние комментарии
