实现“终极版”核苷酸测序仪的技术要素

20世纪70年代发明的第一代DNA测序技术,尽管测序通量有限,却成功地保证了“人类基因组计划”的实施;世纪之交出现的下一代(第二代) DNA测序技术经历了通量飞跃,为各种精准医学项目的实施提供了保障;目前的第三代技术,尽管通量居二代之后,但读长和单分子测序优势也让其有立足之本;第四代测序技术的基本标志是不经过cDNA (以RNA为模版合成的互补DNA),无PCR扩增,而直接测定单分子RNA序列,以及确定单分子RNA上的修饰核苷酸位点。从技术的角度看,第三、四代技术有一定技术要素共享(比如在单分子水平测定DNA序列),但是就测序对象而言,第四代应该属于“终极版”核苷酸测序仪：可以从单细胞出发,既能测定DNA序列,也可以测定RNA序列,也可以直接确定修饰核苷酸位点。因此,要实现这个“终极版”核苷酸测序仪,就要调动相关核心技术要素,而这些要素毫无疑问地会涉及物理、化学、工程学、生物学、半导体科学、计算机科学等领域的前沿技术,包括纳米科学、单分子光学、单分子拉曼光谱、单分子核磁共振、单分子酶学、人工智能等所谓的“硬科技”。其功能是从单细胞的裂解开始,经微纳结构实现组分分流后,直接导入RNA序列测定单元,定量分析细胞RNA分子的种类、数量、序列和修饰核苷酸位点的存在频率。本文系统介绍了第四代测序仪的可能技术要素,以及应用需求和新研究范式。     

三线闭壳龟18SrRNA基因序列的测定

用分子遗传标记进行物种鉴别准确可靠,本文应用18SrRNA序列测定研究中药材三线闭壳龟的进化与种类鉴定.应用PCR直接测序技术测定三线闭壳龟肌肉18srRNA基因部分核苷酸序列.结果表明,所测序列为678bp,其中GC占多数(54.1%).讨论了DNA测序技术在龟鳖类等中药材鉴定方面的应用.     

利用Taq DNA聚合酶对PCR产物直接进行顺序分析

Taq DNA聚合酶具有反应速度快、温度作用范围广及良好的续进性等特点,可视为一种理想的DNA顺序分析酶。本文首先对非对称性PCR扩增过程中单、双链DNA产物的积累情况进行了分析,然后采用标记延伸二步法,对Taq DNA聚合酶的性质及影响因素进行分析。为进一步改进Taq DNA聚合酶测序的方法,本反应建立了“Klenow-型”的直接掺入标记同位素测序法,即在反应液中加入与标记核苷酸相应的一定浓度的冷dNTP。此法不但解决了二步法中引物后部分DNA顺序无法读出的缺点,而且简化了反应步骤,亦能得到令人满意的顺序分析结果,每次可读出至少400碱基的序列。     

在DNA序列上寻找蛋白质基因的计算机程序

测定DNA分子的核苷酸排列顺序的快速方法已经出现,在一个DNA分子的序列被阐明后,如何尽快地搞清分子上哪些区域是蛋白质的编码区将是一个重要的问题。近年内,Staden在这方面做了一些工作。程序介绍我们在TRS-80Ⅰ型微计算机上实现了一组从DNA分子的核苷酸顺序出发来预测蛋白质基因区的计算机程序。程序是用Basic语言写的,它能够把计算结果在WX4671型绘图仪     

线粒体基因组的高通量测序策略

综述了高通量测序技术在线粒体全基因组测序中的策略,利用该技术对线粒体全基因组进行序列测定的方法可以归纳为两种,一种是先对目标mt DNA进行富集,包括mt DNA的提取纯化,目标区域PCR扩增法以及特异性探针杂交富集法(可分为基于微阵列和基于PCR探针的杂交富集法),然后对富集出的线粒体DNA进行高通量测序;另一种是先从待测样本的基因组高通量数据中挖掘出线粒体基因组序列信息,之后利用诱饵序列或者近缘物种的线粒体全基因组参考序列,使用软件MITObim对其进行组装。此外,还给出了线粒体高通量测序的优化流程图和介绍了混合样品的线粒体高通量测序策略。     

末端终止法测定DNA酶解片段的核苷酸排列顺序

1977年Sanger等建立末端终止法测定DNA分子中核苷酸的排列顺序,后来又吸取了DNA重组技术,利用M_(13)载体制取被测DNA片段的单链模板,以测定双链DNA,使方法的应用范围更加开阔。至今这个方法已广泛用于DNA一级结构的研究,并公认为是快速简便、准确的测序方法。所谓的“鸟枪战术”,即将被测DNA用适当的限制性内切酶降解,与M_(13)载体重组,经过克隆,自无色的菌落中筛选出被测DNA的单链模板,再测定顺序。与化学法比较,它具有同位素用量小,接触时     

用微型计算机在TSr(Bg1Ⅱ)-1核苷酸顺序中寻找相似序列

<正> 为了在TSr(Bgl Ⅱ-1)核苷酸顺序中寻找有无类似α—顺序的冷点区顺序,我们在微型电子计算机上编制了查找相似序列顺序(WSS程序)。本程序的特点是运行速度快,无重复扫描,可自行选择欲查找的相似百分比和百分比精度,它不仅适用于寻找内切酶的酶切点,而且可以在相当长度的已测序DNA顺序中快速准确地检出碱基位置和数量发生随机变异的DNA相似片段,并直接计算、打印出相似百分比值。     

DNA序列在苔藓分子系统学研究中的应用

DNA是遗传信息的载体,直接对DNA核苷酸排列顺序的分析和比较是研究苔藓分子系统学的最彻底和最理想的方法。本文综述了DNA序列(叶绿体基因组、核基因组和线粒体基因组)在苔藓分子系统学中的应用,探讨了基因片段的选择策略。并提出只有将分子数据和传统分类学取得的研究成果结合起来,构建最合理的系统树,才能更好地推动苔藓分子系统学的发展。     

RNA序列测定始末

一、历史的回顾 生物大分子的序列分析,即一级结构的测定,是分子生物学的核心问题,许多科学家为之呕心沥血奋斗终生,取得了巨大成就。 1963年著名的英国科学家Sanger和Thompson揭开了生物大分子序列分析的帷幕,成功的测出了胰岛素51个氨基酸的顺序,获得了1968年诺贝尔奖。1965年Holley等用经典法测定了酵母tRNA~(Ala)的75个核苷酸的全序列。同年Sanger又创造了测定RNA的指纹图谱法,但DNA序列测定的研究工作进展缓慢。     

PCR直接测序方法及其在肿瘤研究中的应用

PCR直接测序技术是PCR扩增与核酸测序技术相结合的一种方法.根据此技术的原理,建立了一种以PCR扩增引物为测序引物,α-³⁵S dATP直接掺入,Taq DNA聚合酶直接测序PCR扩增产物的方法.实验表明:该方法简便、快速、稳定.用此方法对人食管癌组织中的抗癌基因p53进行了突变测序分析,发现食管癌组织中p53存在点突变,插入、丢失移码突变.并用此方法对人和恒河猴的p53内含子序列进行了测定,发现猴第5内含子为81个核苷酸,第8内含子为92个核苷酸.     

大鼠高重复顺序DNA的核苷酸顺序分析及其与灵长类类α-DNA顺序的比较

 啮齿目动物高重复顺序DNA的结构特征,虽已有人进行过分析,并提出大鼠DNA中有酶切位点分布独特的高重复顺序,也有人认为在Sprague-Dawlay大鼠中有类似于α-DNA大小的高重复顺序,并命名为α型(α-type),是否大鼠中也含有类α顺序,并没有人讨论过。我们对Wistar大鼠高重复顺序DNA进行了分离、纯化、分子克隆及核苷酸序列分析,测定了全序列为370bp,它也是具有酶切点分布独特的高重复顺序,但与前者存在着18％的差异性。我们对此顺序与灵长类类α-DNA进行了比较分析,发现二者在几方面都不存在相似之处,如此序列G-C含量占全部碱基组成的37.3％,而类α顺序的G-C含量约在40％以上,一些酶切位点也与类α-DNA完全不相同,另外在此序列的相应位置上也不具有灵长类类α-DNA的三个“冷点区”等等,由此得出大鼠这一高重复顺序并非类α顺序,而类α顺序只是灵长类动物所特有的。     

耐药淋球菌相关核苷酸序列的克隆与初步分析*

为克隆淋球菌染色体耐药相关核苷酸序列,我们利用抑制性消减杂交技术构建耐药性淋球菌与标准参考菌株差异DNA消减库,从中筛选淋球菌耐药相关核苷酸序列。通过初步筛选,对克隆得到的DNA片段进行测序,经GenBank和淋球菌基因组序列库检索分析,发现5个未知新核苷酸序列。这些核苷酸序列可能与淋球菌染色体耐药性相关,将为研究淋球菌耐药性提供新的实验对象。     

高温反向顺序测定

单链克隆DNA的反向测序是一个简单和快速的方法,这个方法可利用原来的DNA再进行反向顺序测定,从而达到校正和积累DNA数据的作用。由于反向测序的本质是双链测序,所得到的DNA顺序的图谱背景较深,伴有杂带,或在x光显影上是不清晰的。本文报道利用我们实验室所开发的热稳定性的Bst聚台酶系统,进行反向测序克服了这些缺点,获得的图谱可以和单链DNA模板测序的图谱相媲美。我们以nod D 487-mp 8 ss-DNA为模板进行反向测序,证明Bst聚合酶在65℃反应能得到满意的结果。     

拟南芥JR1基因片段的克隆及分析

根据拟南芥CBF基因序列的保守区设计合成一对特异引物,以菠菜基因组DNA为模板,采用PCR扩增的方法扩出一条DNA特异片段并克隆到pUC18载体中。用酶切和测序分析法对克隆片段进行鉴定并进一步进行核苷酸序列分析。序列测定该片段长为430bp。OMIGA2.0软件分析结果表明,该片段与已报道的拟南芥JR1序列的一致性为99.1%。     

DNA序列分析技术的发展

测定DNA的核苷酸序列,对于了解基因及其产物的结构、基因表达、及其表达的调控机制,乃至对于基因改造和分子进化研究等方面,均具有重要的意义。本文将就DNA序列分析技术的产生、应用和发展作一简单综述。一、DNA序列间接测定技术在分子生物学研究的早期,DNA序列信息只能由获得的氨基酸序列或RNA序列推测而来。在Waston和Crick的DNA双螺旋模型建立(1953年)不久,Sanger发明了氨基酸序列测     

pBR322质粒DNA中EcORⅠ和Hpa Ⅱ酶解片段的核苷酸序列分析

DNA核苷酸序列分析对基因的结构与功能研究起着重要作用。1977年Maxam和Gilbert建立的化学裂解法能测定200个核苷酸左右的长片段序列。我们根据国内条件用Maxam—Gilbert方法测定了pBR 322质粒DNA中Ecor Ⅰ和Hpa Ⅱ酶解片段的序列。     

真核生物DNA非编码区的组分分析

在全基因组水平上,用直方图、混沌表示灰度图、距离差异度和信息熵差异度四种方法,研究了拟南芥、线虫、果蝇的DNA内含子、基因间隔区DNA、外显子三种区域的核苷酸短序列组分及组分复杂度.结果表明：a.不同基因组之间,不管基因数目多少,用4种方法得到的外显子部分其组分复杂度都比较接近,而非编码区部分的组分复杂度却很大.这一点定量地说明了物种之间的复杂程度,主要不体现在编码区部分,而体现在非编码区部分.b.同一基因组中,内含子的核苷酸短序列组分复杂度都是相似的,外显子和intergenic DNA部分的组分复杂度也是相似的.c.内含子和intergenic DNA在转录、剪切、二级结构等方面有很大的不同,但它们在核苷酸短序列组分上的差异却很小,说明内含子和intergenic DNA在转录、剪切、二级结构上的不同并不通过核苷酸短序列组分来进行限制.     

天麻特异DNA序列的克隆及其在天麻鉴定中的应用

应用改进的RAPD方法测定了名贵中药材天麻基因组DNA指纹图谱;通过选择和回收各种天麻种群共有和优良种群特有的DNA片段,加以克隆、测序和生物信息学分析,证明其中5个DNA序列是未报道的,已被美国基因数据库收录,并运用高效液相色谱技术测定了天麻样本的有效成分天麻素含量。运用PCR技术研究了这些DNA序列在9个天麻种群中的分布及其与天麻素含量的关系。结果表明这5个DNA序列在这些天麻种群中的分布各不相同,其中DNA序列1是所研究的全部天麻种群共有、而其伪品没有的特异DNA分子标记;DNA序列2可能与天麻的天麻素含量高有关。这些DNA标记序列可用于天麻的真伪鉴别、品种鉴定和优选优育等。     

DNA探针在检测和鉴定植物病原细菌中的应用

一、前言 所谓DNA探针是指能识别特异碱基序列(基因)的有标记的一小段单链DNA分子,即是一段与被测定的核苷酸序列(靶序列),互补的带标记的单股脱氧核糖核苷酸。     

SELEX技术筛选纤维蛋白适配子的研究

目的:用纤维蛋白作为靶物质对ss DNA随机序列文库进行筛选,旨在获得高亲和力的纤维蛋白适配子。方法:在体外人工合成长度为99个核苷酸的ss DNA随机序列文库,文库中间区域为63个核苷酸的随机序列,两端为18个核苷酸的固定的引物序列;然后以羧基磁珠为介质包被纤维蛋白,利用指数级富集的配体系统进化技术(SELEX)对ss DNA随机序列文库进行反复筛选,当结合率不再提高时对筛选出的适配子进行连接、转化及测序分析。结果:羧基磁珠成功地包被了纤维蛋白,包被效率为87.65%,经15轮逐步递增压力的筛选,获得了纤维蛋白适配子群,经测序分析比对发现适配子有很好的多样性。结论:应用SELEX技术初步筛选出了亲和力较高的纤维蛋白适配子群,为下一步的鉴定及功能研究奠定了良好基础。