Как секвенируют ДНК

[@baceolus]

про лабораторную часть, или компьютерную(сборка и аннотирование)?

[@baceolus]

будет сделано

[@krox]

Да и про лабораторную хотелось бы почитать.

[@baceolus]

фух, подождите. Сделаю, но не обещаю, что скоро

[@doom369]

Подпишусь, очень интересно. Больше инфы =)!

[@tushev]

А меня очень поразило, когда я узнал что длинна человеческой ДНК всего 3,1 млрд пар оснований, причем часть ДНК-кода вообще не рабочая (обломки вирусов и прочий мусор). Получается что объем кода некоторых операционных систем больше чем объем кода человека.

[@begin_end]

Впрочем, что забавно, у некоторых операционных систем те же проблемы с мусором и обломками, если не вирусов, то забытого и не рабочего старого кода.

[@mtivkov]

Есть еще эпигенетика.

[@kochetkov_ii]

Где-то встречал, что ДНК — это на самом деле больше «железо», а не «операционка», а «операционка» — это окружающая ДНК среда.

[@qbertych]

ошибки, происходящие при чтении каждого нуклеотида. Они постепенно накапливаются, и, каждый следующий нуклеотид читается хуже предыдущего, и, в какой-то момент качество чтения настолько снижается, что дальше продолжать процесс бессмысленно

А в чем именно причина? Это тупо вероятностное присоединение не того нуклеотида, после чего начинается бардак?

[@baceolus]

молекулы уничтожаютя под действием лазера, в какой-то цикл секвенирования молекула может не присоединить новый нулеотид, и начнет отставать от других на один цикл. Плюс, в ходе реакции меняются физико-химические свойства среды, что ухудшает дальнейшую реакцию. Честно говоря, не изучал этот вопрос отдельно, и не могу сказать, какой фактор тут лидирует, но что-то из этого.

[@qbertych]

А сколько примерно времени занимает секвенирование и последующая обработка данных с ридов?

[@baceolus]

от одного дня до пары недель. В зависимости от того, сколько ДНК, какой аппарат и каковы вычислительные мощности

[@FokkerFace]

Я правильно понимаю что на последней картинке молекула номер 3864 определена с вероятностью 50%? Насколько это близко к реальности, т.е. как часто при анализе ДНК результаты будут включать и настолько недостоверные участки?

[@soniq]

Хм, понял что ничего не знаю.

Вроде с одной стороны, цепочка ДНК одна для конкретного организма, но их в нем много одинаковых копий. С другой стороны, гены, хромосомы, РНК еще там как-то приобщена.

Может кто-то описать, как эти сущности связаны и что (в общих чертах) делают?

[@sielover]

Если уж совсем просто
Ген − участок ДНК, в котором закодирован один белок.
Хромосома − одиночная молекула ДНК, которая свернута в структуру определенной формы.
С РНК сложнее, так как их несколько типов (мРНК, тРНК и др.).

[@FokkerFace]

Вот я не биохимик и мне это совсем непросто :)

[@sielover]

Ну я тоже не биохимик (хотя в универе имел полсеместра молекулярной биологии и 1 семестр биоинформатики), просто немного интересующийся.

ДНК = полимерная цепочка из нуклеотидов (…TAGATCATATCTCAG…). Всего этих нуклеотидов в цепочке много, десятки и даже сотни миллионов. И вот 2 такие цепочки свернуты в двойную спираль, которая упакована в цельную структуру, которую и назвали хромосомой.
В ДНК последовательностью нуклеотидов кватернарным кодом (т.к. нуклеотидов 4) закодированы все белки организма. Отдельный кусок, соответствующий одному белку, назвали геном

[@FokkerFace]

Так намного доходчивей! Спасибо.

[@soniq]

Просто нас в школе учили, что одной молекулы ДНК достаточно для создания всего организма. Теперь вы говорите, что ген — это участок последовательности, кодирующий отдельную функцию. Хорошо.

Но что тогда такое хромосома. Ну, в смысле, понятно что капсула с полимером, но зачем их 23 разных пары, если достаточно одной молекулы этого полимера?

[@sielover]

Ну всё-таки одной молекулы ДНК недостаточно, нужна целая клетка. А уж в ядре клетки содержится полный хромосомный набор (те самые 23 пары). А вот почему хромосом у человека именно 46 — уже за пределами моей компетенции в этой сфере.

[@soniq]

Думаю, что никто пока точно не знает, зачем их именно 23, а не 22 или не 169, например.

Но тогда получается, что то, что сейчас называют «секвенирование генома» — это попытка восстановить те 23 последовательности из хромосом зародыша, которые через много десятилетий выделились в виде непонятных обрывков в слюну взрослого человека? Чудесненько.

[@catharsis]

Применяется ли в этом процессе ПЦР?
Для чего массово применяется секвенирование?
Правда ли, что сейчас секвенатор есть чуть ли не в каждой поликлинике?

[@baceolus]

1 — ПЦР применяют для первоначального накопления ДНК (еще не порезанной на риды) а также хитрую разновидность ПЦР(мостиковую ПЦР) применяют во время размножения молекул на пластине

2 — только после вашего вопроса понял, что об этом стоило написать в статье. Я буду писать продолжение, и там это распишу. На самом деле, круг задач такой большой, что можно книгу написать только для ответа на вопрос «а для чего это?» Биологам — анализ видового состава микробных сообществ, для реконструкции хода эволюции для поиска генов мишеней для лекарств у паразитов, для анализа генетической изменчивости у популяций и видов, для понимания «а что этот организм умеет» или «а какой ген за это отвечает?» и многое многое другое. Медикам — анализ геномов раковых клеток, диагностика генетических заболеваней (в том числе и у эмбрионов), анализ микрофлоры кишечника, изучают ДНК вирусов и бактерий в крови пациента, чтобы унать, чем он болен, активность генов у разных людей и в разных тканях(это секвенирование РНК, но оно делается так же) и еще много много другого

3 — пока что нет. Все-таки секвенирование это не дешево. Плюс, нужен квалифицированный биоинформатик (много подводных камней и тонкостей), многие задачи проще решаются за счет копеечной ПЦР, плюс, мало методик извлечения информации из геномных данных. Но, вы видели, как падает стоимость секвенирования? Также быстро растет распространенность и появляются методики. Но, думаю, в каждой крупной больнице должен стоять

[@NetBUG]

У меня есть идеологический вопрос про исходный материал.
Зачастую им выступает слюна человека.
Насколько я знаю, во рту живёт множество бактерий. Каким образом гарантируется, что на выходе будет моя ДНК, а не борщ из моей и какого-нибудь стафилококка, живущего во рту?
Для крови и других биоматериалов же точность выше получаться должна. Или я где-то неправ?

[@baceolus]

Честно говоря, конкретно этим я не занимался. Возможно, образцы очищают на этапе подготовки к секвенированию, но, вообще, последовательность человеческого генома хорошо известна, и «слюнные» риды лишь размещают на уже «эталонном» геноме человека, и, для анализа используют лишь те, которые более-менее оттуда. Те, что совсем из другой оперы, отбраковывают. На самом деле, я раскрою тему в следующей статье про компьютерную часть этого процесса

[@Yuuri]

Извините, слегка промахнулся ответом :)

[@Yuuri]

Всё почти как сказал baceolus. Когда в каком-нибудь 23andme анализируют образец вашей слюны, они занимаются строго говоря не полноценным секвенированием (что долго и дорого, даже при идеально чистом образце, даже сейчас), а поиском уникального для вас набора полиморфизмов (то есть, отличий в нуклеотидных последовательностях) на известном наборе фрагментов в их большой БД, что гораздо проще и дешевле, и более чем достаточно для обычных задач генотипирования вроде установления родства или определения склонности к болезням.

[@catharsis]

geektimes.ru/post/48533
Статья о ПЦР и генной инженерии.