Nature發布首個人類X染色體完成圖,開啟基因組學研究新紀元
6天前
T2T正在繼續努力處理剩余的人類染色體,以期在2020年產生完整的人類基因組序列。

美國國立衛生研究院(NIH)的下屬國家人類基因組研究所(NHGRI)的研究人員已經生產出人類染色體的第一個端對端DNA序列。近日發表在《Nature》雜志上的相關研究報告表明,研究人員有可能生成一個精確的人染色體逐個堿基序列,這將加速人基因組完整序列的問世。


https://doi.org/10.1038/s41586-020-2547-7

NHGRI主任、醫學博士Eric Green說:“這項研究開啟了基因組學研究的新紀元。能夠生成真正完整的染色體和基因組序列的能力是一項技術專長,將有助于我們全面了解基因組功能,并為醫學護理中基因組信息的使用提供信息?!?/p>

2003年,研究人員首次完成了人類基因組的測序工作。隨著研究的不斷深入和技術的不斷進步,人類基因組成為有史以來最精確和最完整的脊椎動物基因組序列。然而,目前仍然存在數百個未知的缺口或缺失的DNA序列,其中包含著難以識別的重復DNA片段,可能覆蓋了與人類健康和疾病有關的基因和其他功能元件。

人類基因組中大約有60億個堿基,而DNA測序儀無法一次全部讀取。因此,研究人員將基因組切成較小的片段,然后分析每個片段,一次產生數百個堿基的序列,并將這些較短的DNA序列重新組合。

在這項研究中,研究人員首先選取了X染色體序列進行測序,因為它與無數的X染色體疾病相關,包括血友病,慢性肉芽腫病和杜氏肌營養不良癥等。

不過,研究人員沒有對正常人類細胞的X染色體進行測序,而是使用了一種有兩個相同的X染色體的特殊細胞類型。與僅具有X染色體單拷貝的男性細胞相比,這種細胞可提供更多的DNA進行測序。它還可以避免分析典型女性細胞的兩個X染色體時遇到的序列差異問題。


圖像描繪了DNA序列的拼圖碎片。圖片來源:Ernesto del Aguila III(NHGRI)

借助新的測序技術和分析方法,研究人員對人類X染色體進行了分析,隨后用新開發的計算機程序組裝生成了序列的許多片段,并盡力縮小X染色體上最大的剩余序列缺口,這是在染色體中間部分(著絲粒)發現的大約300萬個重復DNA堿基。

由于沒有可供評估組裝這種高度重復的DNA序列準確性的方法,研究人員執行了幾個驗證步驟以幫助確認所生成序列的有效性。

該報告的作者Karen Miga博士說:“我們知道基因組中這些以前未知的位點在個體之間是非常不同的,但是重要的是開始弄清楚這些差異如何導致人類生物學和疾病?!?/p>

據悉,這項研究是Telomere-to-Telomere (T2T) consortium計劃的一部分,該計劃由NHGRI部分資助,旨在產生人類基因組的完整參考序列。目前,T2T正在繼續努力處理剩余的人類染色體,以期在2020年產生完整的人類基因組序列。

參考資料:

1.Researchers generate complete human X chromosome sequence.

2.Telomere-to-telomere assembly of a complete human X chromosome.

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