基因組測序流程介紹

基因組測序流程介紹中科院計算所生物信息學(xué)研究組華大－曙光生物信息學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室卜東波2001/10/07第一部分：基礎(chǔ)知識1。細(xì)胞的結(jié)構(gòu)（真核和原核）2。細(xì)胞核中的染色體3。染色體＝DNA＋相關(guān)蛋白質(zhì)4。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)5。堿基互補(bǔ)：A/TC/G6。DNA復(fù)制7。什么是基因組？任何一條染色體上都帶有許多基因，一條高等生物的染色體上可能帶有成千上萬個基因，一個細(xì)胞中的全部基因序列及其間隔序列統(tǒng)稱為genomes（基因組）。8。什么是基因？DNA上具有特定功能的一個片斷，負(fù)責(zé)一種特定性狀的表達(dá)。一般來講，一個基因只編碼一個蛋白質(zhì)。9。DNARNA與蛋蛋白質(zhì)質(zhì)DNA:兩兩條互補(bǔ)鏈鏈。由ATCG四個個字母（堿堿基）形成成的字符串串。RNA:單單鏈結(jié)構(gòu)。。由AUCG四個字字母（堿基基）形成的的字符串。。蛋白質(zhì):一一條或多條條肽鏈。每每個肽鏈?zhǔn)鞘怯?0種種氨基酸形形成的長鏈鏈，即20個字母（（氨基酸））形成的字字符串。翻譯：每3個堿基翻翻譯成一個個氨基酸。。10。DNA上的基基因11。什么么是電泳？？在凝膠一端端小槽中放放入熒光標(biāo)標(biāo)記的DNA片斷，，兩端加電電壓，短DNA片斷斷跑得快，，長DNA片斷跑得得慢。測序時需要要區(qū)分長度度只差一個個堿基的片片斷12。什么么是PCR?DNA體外外擴(kuò)增方法法的一種，，能夠?qū)⒑芎苌俚脑嚇訕樱ū热缰恢挥凶锓傅牡囊坏窝?，擴(kuò)增成成完全相同同的無數(shù)拷拷貝。每PCR一一輪，擴(kuò)增增兩倍1-2-4-8-16…第二部分：：測序流程程1。什么是是測序？確定一條染染色體片斷斷上的堿基基順序。Sanger法：在PCR時時加入熒光光標(biāo)記的復(fù)復(fù)制終止劑劑，比如ddA,ddT,ddC,ddG（相相應(yīng)于4種種堿基）ddX的兩兩個作用：：可以當(dāng)作正正常堿基參參與復(fù)制一旦鏈入DNA中，，其后就不不能再繼續(xù)續(xù)連接電泳誰終止，堿堿基就是誰誰此方法獲1974年年的Nobel獎Sanger第一步步：加入復(fù)復(fù)制終止劑劑熒光檢測探探頭電泳，看誰誰跑得快Sanger第二步步：熒光檢檢測Shotgun測序序DNA的提提取和純化化載體預(yù)備：：和DNA片斷結(jié)合合，從而能能夠在細(xì)菌菌中擴(kuò)增。。DNA片段段的制備：：將DNA用超聲波波切成能夠夠測序的小小片斷轉(zhuǎn)化培養(yǎng)：：小片斷和和載體結(jié)合合，植入細(xì)細(xì)菌中進(jìn)行行擴(kuò)增。提質(zhì)粒：從從細(xì)菌中提提取出繁殖殖好的質(zhì)粒粒電泳檢測：：檢測質(zhì)量量的好壞測序：上測測序儀測序序全自動的測測序儀器：：MegaBaceDNA整體體切成小段小段和載體體結(jié)合結(jié)合后進(jìn)行行測序Shotgun測測序序（（2））————還沒沒有有完完?。∑雌唇咏樱。。。。?！因?yàn)闉檎麄€個基基因因組組太太長長（（上上M),而而每每次次只只能能測測得得一一個個500的的小小片片斷斷(read)問題題：：如如何何根根據(jù)據(jù)read恢恢復(fù)復(fù)原原始始順順序序？？類比比：：10本本圣圣經(jīng)經(jīng)，，都都從從隨隨機(jī)機(jī)點(diǎn)點(diǎn)起起始始剪剪成成500個個字字母母左左右右的的小小紙紙條條，，問問：：給給你你這這么么一一堆堆小小紙紙條條，，你你能能讀讀出出圣圣經(jīng)經(jīng)來來嗎嗎？？轉(zhuǎn)成成圖圖論論問問題題：：Hamilton和和Euler路路徑徑但是是都都會會拼拼錯錯?。hotgun法法序序列列拼拼接接ConsensusSequenceGap

LowBaseQualitySingleStrandedRegionMis-Assembly(Inverted)拼接錯誤：Repeat的存在我們能干什么么？測序之前全是是生物學(xué)問題題。測序之后就全全形式化是計計算機(jī)問題。。天然的形式化化：ATCG核心心問問題題：：字符符串串比比對對：：兩兩個個字字符符串串的的距距離離拼接接問問題題蛋白白質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)預(yù)預(yù)測測：：如如何