Nature子刊介紹基因組裝配新方法
日期：2013-11-28 09:05:47
美國麻省大學醫學院（UMMS）的研究人員，利用DNA互作頻率數據，開發了更快更準確的基因組裝配方法，并成功將其應用于復雜的基因組。
二代測序技術生成的DNA短讀段，是構建完整基因組序列的基礎，而UMMS開發的這種新方法能夠將這些讀段更有效的拼湊起來。
Job Dekker博士及其同事通過這項研究展示，測定DNA片段間的相互作用頻率，可以幫助人們在基因組三維結構的指引下，快速準確的組裝基因組。他們利用這一技術，給人類基因組的未完成區域補上了65個DNA片段，文章于十一月二十四日發表在Nature Biotechnology雜志上。
“二代測序技術生成了大量的短DNA讀取，這些信息對于研究者們非常寶貴，”文章資深作者，UMMS的Dr. Dekker教授說。“隨著DNA讀取越來越短，完整基因組的裝配也變得更具挑戰性。歷經二十年的努力，人類基因組仍有缺口。”
在近十年來，高通量DNA測序的成本大大降低，測序新基因組已成常規。二代測序技術能夠輕松讀取成千上萬的DNA序列，但這些序列都是被隨機打斷的短片段，需要經由計算機程序裝配成為能夠互相重疊的大片段。像這樣的初步裝配結果，往往是一系列DNA片段，人們得通過相互比對，才能將其按正確順序排列成為完整的基因組。
然而，基因組中有大量區域充斥著重復性序列。在這種情況下，特定DNA片段可能有數千種可能的位置，要想為其準確定位是非常困難的。“如何組裝這些DNA片段，已經成為相關研究的瓶頸，”文章的第一作者，Noam Kaplan博士說。
為此，Dekker和Kaplan嘗試將基因組三維結構作為組裝線性DNA序列的指引。他們通過Hi-C技術，測定了基因組各DNA片段之間的相互作用頻率。在基因組的三維結構中，距離較近的DNA序列互作更為頻繁，而距離較遠的DNA序列互作較少。隨后研究人員通過計算機，在3D互作頻率的基礎上進行計算，以確定基因組各個片段的線性位置。
舉例來說，從一維的線性基因組來看，一個序列也許能放在好幾個不同的位置。而互作頻率數據，可以確定該序列與其它序列的關系，即它與其它序列是近還是遠。“當特定序列有多個可能的位置時，我們能夠從三維上確定它在哪里更加合適，”Dr. Kaplan說。Kaplan和Dekker用這一新方法，確定了65個此前未能定位的片段位置。
Dekker補充道，“與現有方法相比，這一基因組裝配的新方法更快速也更簡單，能生成更高質量的基因組序列。此外，這一方法還有望用于鑒定癌癥的標志性染色體畸變。”
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