美國麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院（UMMS）的研究人員，利用DNA互作頻率數(shù)據(jù)，開發(fā)了更快更準(zhǔn)確的基因組裝配方法，并成功將其應(yīng)用于復(fù)雜的基因組。

二代測序技術(shù)生成的DNA短讀段，是構(gòu)建完整基因組序列的基礎(chǔ)，而UMMS開發(fā)的這種新方法能夠?qū)⑦@些讀段更有效的拼湊起來。

Job Dekker博士及其同事通過這項(xiàng)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(jié)構(gòu)的指引下，快速準(zhǔn)確的組裝基因組。他們利用這一技術(shù)，給人類基因組的未完成區(qū)域補(bǔ)上了65個(gè)DNA片段，文章于十一月二十四日發(fā)表在Nature Biotechnology雜志上。

“二代測序技術(shù)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?！半S著DNA讀取越來越短，完整基因組的裝配也變得更具挑戰(zhàn)性。歷經(jīng)二十年的努力，人類基因組仍有缺口?！?/SPAN>

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(guī)。二代測序技術(shù)能夠輕松讀取成千上萬的DNA序列，但這些序列都是被隨機(jī)打斷的短片段，需要經(jīng)由計(jì)算機(jī)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(jié)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(qū)域充斥著重復(fù)性序列。在這種情況下，特定DNA片段可能有數(shù)千種可能的位置，要想為其準(zhǔn)確定位是非常困難的?！叭绾谓M裝這些DNA片段，已經(jīng)成為相關(guān)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(jié)構(gòu)作為組裝線性DNA序列的指引。他們通過Hi-C技術(shù)，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(jié)構(gòu)中，距離較近的DNA序列互作更為頻繁，而距離較遠(yuǎn)的DNA序列互作較少。隨后研究人員通過計(jì)算機(jī)，在3D互作頻率的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，以確定基因組各個(gè)片段的線性位置。

舉例來說，從一維的線性基因組來看，一個(gè)序列也許能放在好幾個(gè)不同的位置。而互作頻率數(shù)據(jù)，可以確定該序列與其它序列的關(guān)系，即它與其它序列是近還是遠(yuǎn)?！爱?dāng)特定序列有多個(gè)可能的位置時(shí)，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(gè)此前未能定位的片段位置。

Dekker補(bǔ)充道，“與現(xiàn)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(zhì)量的基因組序列。此外，這一方法還有望用于鑒定癌癥的標(biāo)志性染色體畸變。”