基因測序改良無法培養(yǎng)細(xì)菌提供測序方法
發(fā)布時間：2011-09-14
本報訊美國物理學(xué)家組織網(wǎng)9月18日報道，最近，來自美國加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校、克雷格·文特爾研究院和Illumina公司的科學(xué)家對現(xiàn)代基因測序算法進(jìn)行了改良，只需從一個細(xì)菌細(xì)胞中提取的DNA(脫氧核糖核酸)就可組裝成接近完整的基因組，準(zhǔn)確率達(dá)到90%，而傳統(tǒng)的測序方法至少需要10億個相同的細(xì)胞才能完成。這一突破為那些無法培養(yǎng)的細(xì)菌提供了測序方法。研究發(fā)表在9月18日的《自然·生物技術(shù)》網(wǎng)絡(luò)版上。
實(shí)驗(yàn)室無法培養(yǎng)的細(xì)菌范圍極廣，約占99.9%，從產(chǎn)生抗體和生物燃料的微生物，到人體內(nèi)的寄生菌。它們的生存條件特殊，比如必須和其他菌種共生，或只能生存在動物皮膚上，因此很難進(jìn)行人工培養(yǎng)。
論文合著者、文特爾研究院的羅杰·拉斯肯教授10年前曾開發(fā)出一種多重置換擴(kuò)增(MDA)技術(shù)，可對實(shí)驗(yàn)室無法培養(yǎng)的細(xì)菌測序，能恢復(fù)70%的基因。其工作原理是對一個細(xì)胞的基因片斷多次復(fù)制，直到其數(shù)量相當(dāng)于10億個細(xì)胞那么多。不過，這種技術(shù)卻給測序軟件帶來很多麻煩，它在復(fù)制DNA時會出現(xiàn)各種錯誤，而且并非完全統(tǒng)一放大，有些基因組被復(fù)制數(shù)千次，有一些卻只被復(fù)制一兩次。但測序算法不能處理這些不一致，而是傾向于舍棄那些只復(fù)制了少數(shù)次的基因，即使它們對整個基因組來說很關(guān)鍵。
加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布工程學(xué)院計算機(jī)科學(xué)教授、現(xiàn)代基因測序技術(shù)算法創(chuàng)建人帕維爾·帕夫納和同事改進(jìn)了這一方法，保留了那些少量復(fù)制的基因片斷，并用新方法對一個大腸桿菌測序以檢驗(yàn)其精確性，發(fā)現(xiàn)它能恢復(fù)91%的基因，接近傳統(tǒng)的培養(yǎng)細(xì)胞水平。這已足夠解答許多重要的生物學(xué)問題，比如該細(xì)菌能產(chǎn)生什么抗體。
人體細(xì)菌占體重的約10%，它們有些會造成傳染病，但也有的能幫助消化，最近研究還發(fā)現(xiàn)，它們能改變?nèi)说男袨榉绞?，比如引誘人吃更多的東西。新方法也有助于科學(xué)家理解細(xì)菌行為，研究人體內(nèi)細(xì)菌能產(chǎn)生哪種蛋白質(zhì)和多肽，這些蛋白質(zhì)和多肽是細(xì)菌之間、細(xì)菌和宿主之間互相溝通的工具。
研究小組還用新方法對一種以前未曾測序過的海洋細(xì)菌進(jìn)行了測序，獲得了相當(dāng)完整而且能解釋的基因組，掌握了它是如何生存和運(yùn)動的，該基因組將被存入美國國家衛(wèi)生研究院的基因銀行(GenBank)。研究人員表示還將對更多迄今未知的細(xì)菌進(jìn)行測序。
