不断发展的DNA序列测定技术

DNA的核苷酸顺序是分辨率最高的物理图谱,它提供了有关遗传设置的重要信息,因而,测定DNA的核苷酸排列顺序是我们认识基因结构、调节和表达的基础,也是进一步进行DNA大分子操作的前提条件。从1965年Holly等完成了酵母丙氨酸75个核苷酸的测序工作以来,核酸序列分析特别是DNA测序就引起了人们极大兴趣。在短短的二十几年内,DNA测序技术在方法策略、精度和效率等方面都取得了惊人的进展。一、DNA序列测定的基本策略酶法和化学法都是70年代提出的二种DNA测序的方法,到目前为止,它们仍     

哺乳动物转录因子DNA结合谱

基因差异表达是生物发育和对刺激作出应答的分子基础,转录因子在这种基因差异表达中发挥着重要的调控作用。因此,要弄清楚转录因子调控基因差异表达的机理,就必须鉴定出它们全部的靶基因并构建其操纵的转录调控网络。对基因组DNA的序列特异性结合是转录因子调控基因转录的关键环节,因此,要鉴定转录因子的靶基因,就必须从它们与DNA相互作用的分子水平,鉴定它们能够识别并结合的全部DNA序列,即转录因子DNA结合谱。近年来随着DNA微阵列芯片和高通量DNA测序技术的产生和快速发展,出现了建立转录因子体内及体外DNA结合谱的一系列革命性的新技术,对该领域的研究带来重大影响。这些新技术主要包括建立转录因子体内DNA结合谱的染色质免疫沉淀-芯片技术(ChIP-chip)和染色质免疫沉淀-测序技术(ChIP-Seq),以及建立转录因子体外DNA结合谱的双链DNA微阵列芯片技术(dsDNA microarray)、指数富集配体系统进化-系列分析基因表达技术(SELEX-SAGE)、结合-n-测序技术(Bind-n-Seq)、多重大规模并行SELEX技术(MMP-SELEX)、凝胶迁移实验-测序技术(EMSA-Seq)和高通量测序-荧光配体互作图谱分析技术(HiTS-FLIP)。文章将对这些新技术做一综述。     

DNA测序技术的进展和挑战

基因是人类的遗传信息的载体,其遗传和表达影响人类的繁衍及各种生命活动;个体基因组DNA序列突变往往会导致疾病的发生,获取个体的基因组DNA序列将有助于疾病的诊断.DNA测序技术潜在的医学应用前景使其近几年有了飞速的发展.本文将介绍各代DNA测序技术已经取得的进展,目前尚待克服的挑战及可能的解决办法,并着重分析最新的单分子测序技术的发展潜能及临床应用前景.     

高通量DNA甲基化数据的处理和分析方法

DNA甲基化作为一种表观遗传学修饰,在调控基因表达、X染色体失活、印记基因等方面都发挥着重要的作用.不同的DNA甲基化的预处理方法结合二代测序产生了大量的高通量甲基化数据,这些数据的存储、处理和分析是当前亟需解决的问题.在本文中,总结了目前存在的三种高通量DNA甲基化检测技术（限制性内切酶法,亲和纯化法,重亚硫酸盐转换法）,以及针对这些技术产生的高通量数据开发的存储、处理和分析工具.另外,还注重介绍了单碱基水平的DNA甲基化检测技术,BS-Seq的测序原理、数据处理流程以及后续的分析工具.     

单分子实时测序及其在微生物表观遗传学中的应用

表观遗传学对于微生物的生命进程起着重要作用。由限制-修饰系统调控的DNA修饰参与微生物的免疫防御系统,无限制-修饰系统调控的DNA修饰通过调控基因表达影响表型。然而,表观遗传信息还没有被常规地作为DNA信息收集分析。基于对DNA合成反应的动力学分析,单分子实时测序技术可以在获得基本序列数据的同时实现对被修饰核苷酸的检测。这个技术为微生物中已知DNA修饰的研究提供了新的平台,也为新型DNA修饰的发现做好准备。本文综述了单分子实时测序技术及其在微生物表观遗传学中的应用。     

新一代测序技术的研究进展

大规模DNA测序技术是揭秘人类和其它生物遗传密码的重要技术,在分子生物学和基础医学领域有广泛应用。第二代测序技术的出现使DNA测序的通量大幅提高,测序的成本大幅下降,原来只有在大型测序中心才能完成的测序任务现在已经可以在更多的实验室展开。但是,早期的第二代测序技术仍然存在诸如文库构建过程复杂、测序成本依然较高等缺点。为了克服上述缺点,近三年发展了几种新的第二代和第三代测序技术,这些技术不仅继承了早期第二代测序技术通量高的优点,而且在文库构建等方面取得了重要突破,进一步简化了测序操作,降低了测序成本,缩短了测序时间。本文就几种最新的大规模测序技术的原理、特点与发展趋势进行简要介绍。     

基于高通量测序技术对染色体外环状DNA研究的最新进展

染色体外环状DNA (extrachromosomal circular DNA, eccDNA)是一种真核生物染色体外的闭合环状DNA结构，长度和染色体起源具有较高异质性。ecc DNA这一名称目前主要指大小在数百kb以内的小分子染色体外环状DNA，包括micro DNA、小多分散环状DNA (small polydispersed circular DNA, spcDNA)以及其他未分类的小分子eccDNA等。高通量测序技术(high-throughput sequencing, HTS)是一种可以同时对百万条DNA分子进行序列测定的技术，又名新一代测序技术(next generation sequencing, NGS)，具有高通量、高灵敏度、高准确度等优势。近年来高通量测序结合生物信息学分析技术不仅在揭示eccDNA染色体起源、分子结构、发生机制和潜在功能以及循环系统中的eccDNA分子特征研究等方面发挥了重要作用，而且推动了eccDNA在甲基化等表观遗传学方面的研究。生物信息学软件的发展和eccDNA分析算法的开发也对其研究提供了重要帮助。血浆以及尿液等液体活检常用体液样本中...     

名刊封面

《细胞》2008.8尼安德特人线粒体基因组问世高通量454测序技术被广泛应用于分析古代DNA样本,为复原古代DNA提供了可能。近日,来自德国、美国、克罗地亚和芬兰的科学家发表了他们的最新研究结果,通过454测序技术,科学家得到了一个尼安德特个体的完整线粒体DNA基因组序列。尽管科学家相信尼安德特人是最接近现代人类的原始人种,但是关于他们与现代人类之间的精确关系却一直存在争论。     

古DNA单链测序文库的建立与检测北大核心CSCD

2005年问世的第二代测序技术在古DNA领域的应用,突破了第一代测序技术在绝灭或死亡生物全基因组获取手段上的局限。借助古基因组信息,研究者能够从更为系统的实时分子证据角度,解读诸如人类起源、大型绝灭哺乳动物迁移演化、动植物家养驯化以及早期人类社会生活模式等古生物学、遗传学与演化生物学问题。引入第二代测序技术之后,传统的古DNA研究方法及流程得以改变,剔除了原有的实验流程中耗时的分子克隆步骤,引入了与第二代测序技术紧密相关的古DNA单链测序文库构建环节。古DNA单链测序文库的构建,是将古DNA双链模板变性成单链后,通过向单链古DNA两端添加人工DNA片段,将古DNA分子转变成能被测序仪识别的文库分子。针对古DNA分子微量、高度片段化以及普遍存在碱基损伤的特点,古DNA单链测序文库,能够高效获取古DNA材料中的遗传信息。本文系统介绍古DNA单链测序文库建立流程,以及对文库质量进行检测的方法,为研究者运用第二代测序技术测定绝灭或死亡生物全基因组提供方法借鉴。     

DNA测序中常见影响因素的研究

对测序中的模板、引物、测序反应条件及测序反应纯化方法和仪器操作等进行研究。结果显示测序模板的纯度影响测序的质量 ,浓度对测序的长度有影响。引物设计时除符合一般设计原则外 ,Tm值最好在5 0℃～ 6 0℃之间 ,且无成串的G、C。改变变性、退火、延伸的时间和温度对特殊DNA模板的序列测定有较好的效果。测序反应产物的纯化有几种方法 ,以 70 %乙醇沉淀法最经济、方便。因此模板的纯度和浓度对测序成功与否起决定作用。最佳反应条件可降低成本 ,提高测序成功率 ,乙醇沉淀法是首选的测序反应产物纯化方法。仪器操作熟练、正确与否也会影响测序结果。     

DNA测序技术的专利计量研究

DNA测序技术是现代生命科学研究的重要技术之一。本文对Derwent数据库中收录的,与DNA测序技术领域相关的专利申请数据进行了研究,分别从专利申请量及年度变化、生命周期、专利权人和专利发明人、专利的国际专利分类及德温特分类号等角度深入分析了DNA测序技术专利的整体产出情况、重点技术领域和主要申请机构的专利战略布局情况。通过研究发现DNA测序技术近年来发展迅速,但是主要推动者是经济发达国家。     

丹皮药材及其伪品、混淆品核糖体rDNA ITS2的序列分析

分析安徽道地药材丹皮（Paeonia suffruticosa Andr）及其伪品、混淆品核糖体DNA第二内转录间隔区（ITS2）的序列。分析丹皮的分子遗传多样性,为丹皮的真品药材基原鉴定提供分子依据。采用DNA克隆测序技术对从不同市场购得的丹皮样品及其伪品、混淆品的ITS2基因进行测序分析研究。丹皮与其伪品川赤芍、亳州芍药的rDNA-ITs2序列长度均为412bp。排序比较发现不同市场上的丹皮样品rDNA-ITs2序列变异位点丰富。鉴定出与丹皮真品（黄沙与白沙）及伪品的rDNA-ITS2序列完全相同的样品。其他样品的rDNA-ITs2序列与丹皮真品的差异明显。通过丹皮ITS2序列差异比较分析。ITS2序列可以作为鉴别丹皮药材真伪的一种手段。     

DNA 测序技术领域的相关政府投入分析

DNA测序技术是遗传工程的核心技术之一,发展快速和低成本的基因测序技术成为研究焦点。美国、欧盟等发达国家和地区大力支持DNA测序技术的创新研究,并投入了大量的科研经费。在美国,国家卫生研究院(NIH)下属的国家人类基因组研究院(NHGRI)、美国能源部(DOE)以及美国科学基金委(NSF)等机构是进行DNA测序技术相关项目经费分配的主要政府部门。DNA测序作为生命科学研究的关键技术也是欧盟框架计划资助的重要内容之一,其以多个欧洲国家间合作以及产学研合作的形式开展。中国在DNA测序技术领域也开展了一些研究。     

纳米孔测序技术应用于食品微生物检测的可行性分析

近些年来DNA测序技术发展迅速,已经从第一代生化测序发展到第三代单分子测序。作为第三代测序技术中的一种不同于当前流行的其他测序技术,纳米孔测序技术是基于电信号的一种物理方法测序。许多研究者通常将高通量测序技术应用于食品微生物的研究,但是将纳米孔测序技术应用于食品中微生物的检测却鲜有报道。Oxford Nanopore Technologies(牛津纳米孔科技公司)研发的DNA测序仪MinION,是世界首例用于商业测序的纳米孔测序仪,经过不断完善,近年来MinION在DNA测序中被广泛应用。MinION 测序一次需要的DNA量约1μg,其标准识别速度为一秒钟识别250个碱基,平均读长可至13kb~20kb,测序准确率可以达到98%。纳米孔测序的高识别速度和高准确率,完全满足快速检测的要求,将其应用于食品中微生物检测是完全可行的。     

线粒体DNA高变区hv1快速测序方法及应用

本研究目的是使线粒体DNA hv1区的测序更加简单、快速和准确,以利于法医学检案。将线粒体DNA hv1高变区分别用三对重叠的引物进行全序列扩增,对这三对引物的扩增产物进行测序分析。用经过大量实验反复摸索得到的稳定的实验条件．对已确定为同一母亲所生的兄弟二人的样品进行分析,结果完全一样;对待确定姐弟关系的样品进行分析,结果是认定的;操作时间较原方法缩短一半。结果表明该方法是可替代原法的快速测序法。     

DNA测序技术的发展历史与最新进展

DNA测序技术是现代分子生物学研究中最常用的技术。从1977年第一代测序技术的出现,经过30多年的发展,DNA测序技术取得重大进展,以高通量为特点的第二代测序技术逐步成熟并商业化,以单分子测序为特点的第三代测序技术也已经出现。介绍每一代测序技术的特点,并重点介绍了第二代测序技术及其应用。展望新的测序技术对于未来生物学研究及人们自身健康与人类疾病等方面研究的影响。     

昆虫与寄主植物营养关系的DNA分子追踪

农田生态系统中昆虫与寄主植物的食物营养关系错综复杂,利用田间直接观察法、肠道内含物形态学分析、同位素标记等方法都难于全面解析,常造成营养关系的缺失。近年来,DNA分子追踪技术迅速发展,利用一段较短的DNA序列能有效鉴别植食性昆虫取食寄主植物的种类,为这一领域研究提供了新方法。本文全面介绍了3种DNA分子追踪技术——诊断PCR技术、克隆测序技术和下一代测序技术(next generation sequencing,NGS)。其中诊断PCR技术包括单一PCR技术和多重PCR技术,适用于目标昆虫与已知寄主植物之间的营养关系分析;克隆测序技术能够在寄主植物种类未知的前提下,解析目标昆虫完整的寄主植物种类信息;下一代测序技术实现了短时间内对混合样品的测序,加之昆虫与植物DNA条形码序列数据库大量扩增,有效地提高寄主植物的鉴别能力。诊断PCR技术和克隆测序技术已在追踪地下害虫的取食行为、植食性昆虫取食范围及其在寄主植物间的转移与选择习性等方面被广泛应用,且进展明显。综合考虑各种技术的优缺点,本文提出将DNA分子追踪技术与同位素标记等其他方法相结合的研究策略,以便系统解析农田生态系统中昆虫与寄主植物之间的营养关系。     

高通量测序技术及其在表观遗传学上的应用

DNA测序技术是现代生命科学研究的重要工具之一,而高通量测序技术在全基因组的研究中发挥着越来越重要的作用。简要回溯DNA测序技术的产生与发展,着重从PCR扩增测序和单分子测序两个方面全面描述了高通量测序中众多代表性的技术及直接测序技术,并从DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控等方面阐述了高通量测序技术在表观遗传学上的运用。     

概述DNA测序技术的现状及进展

概述ＤＮＡ测序技术的现状及进展邓炜,柴建华（复旦大学遗传研究所,上海２００４３３）关键词ＤＮＡ测序自１９７７年Ｓａｎｇｅｒ建立“ＤＮＡ双脱氧链未端终止测序法”以来,ＤＮＡ序列测定已成为实验室中常规技术。Ｓａｎｇｅｒ因此而第二次荣膺诺贝尔奖。由于有了成...     

不同DNA聚合酶对运用ARTIC工作流的新型冠状病毒纳米孔测序的影响

摘要 目的：为了验证不同高保真DNA聚合酶是否会对运用ARTIC工作流进行新型冠状病毒纳米孔测序产生影响。方法：使用英国Nanopore公司MinION测序仪对2份已获得全基因组序列的新冠肺炎确诊病例核酸样本分别采用KAPA HiFi HotStart ReadyMix,PrimeSTAR?誖GXL DNA Polymerase和NEBNext High-Fidelity 2X PCR Master Mix进行ARTIC工作流的多重PCR扩增,对扩增产物进行测序,并对测序质量进行分析。结果：不同高保真DNA聚合酶在相同扩增条件下,扩增产物的质检结果和测序质量均不相同,NEBNext High-Fidelity 2X PCR Master Mix在覆盖度和测序深度上明显好于另外两种酶。结论：NEBNext High-Fidelity 2X PCR Master Mix在纳米孔新型冠状病毒ARTIC快速测序工作流中的应用效果较好。