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Nature子刊:基因組裝配的新方法

閱讀:279發(fā)布時間:2013-5-7

美國能源部聯(lián)合基因組研究所DOE JGI是微生物基因組測序的,致力于在生物能源和環(huán)境領域開發(fā)微生物的潛在應用價值。同時,DOE JGI的科學家們也在努力開發(fā)新的工具,以便對基因組進行更經(jīng)濟有效的裝配和序列分析。
近年來,DNA測序的通量顯著增加,測序成本不斷降低,但基因組裝配仍面臨著不小的挑戰(zhàn)?,F(xiàn)有技術一般是先通過測序得到DNA序列的短片段,然后利用計算機方法將其組裝成長片段,從而確定序列順序并對目標序列進行研究。這樣的裝配相當于,要在不知道zui終圖形的情況下,完成數(shù)百萬片的拼圖。如何將這些大量短片段有效組裝起來,一直是基因組裝配面臨的一大難題。
現(xiàn)在,DOE JGI、PacBio公司和華盛頓大學合作,開發(fā)了一種改良版的基因組裝配方法,文章于五月五日發(fā)表在Nature Methods雜志上。研究人員將鳥槍法DNA文庫與單分子實時DNA測序(SMRT技術)結合起來,對三種微生物基因組實現(xiàn)了高質量的從頭裝配。
該技術名為分級基因組裝配HGAP(hierarchical genome-assembly process),是一種“從DNA樣品制備到完成基因組的全自動工作流程”。PacBio公司的單分子實時DNA測序平臺,能夠生成超長的測序讀段,HGAP技術正是得益于此。
Sanger測序技術能夠很好的覆蓋測序中的缺口,度非常高。傳統(tǒng)的Sanger測序技術需要創(chuàng)建多個DNA文庫,進行多次測序,并且要整合大量數(shù)據(jù)。目前人們往往將Sanger方法與其他測序技術結合起來,以便獲得*化的結果,不過這樣的方法一般仍然需要制備多個文庫。研究人員指出,HGAP技術只需要制備一個鳥槍法DNA文庫,而且不需要用高精度的原始讀段來進行校正。
研究團隊用DOE JGI之前測序過的三種微生物,對HGAP技術進行驗證。他們將從頭組裝的結果與微生物的參考序列相比較,發(fā)現(xiàn)HGAP技術的裝配結果度大于99.999%。
“我們一直在尋求新途徑,希望幫助研究者們有效獲得高質量的數(shù)據(jù),”DOE JGI的Len Pennacchio說。DOE JGI參與了20%的基因組測序項目,包括微生物、植物、真菌、藻類等,大多集中在環(huán)境生物學、能源等領域。
“在JGI專家的幫助下,我們改進了單分子測序的基因組裝配方法,生成了可以與Sanger金標方法媲美的高質量完成基因組。”文章的通訊作者,PacBio公司的Jonas Korlach說。
現(xiàn)在研究團隊正在努力拓展HGAP技術的應用,希望將其用于復雜生物的基因組裝配。


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