目前制约DNA测序速度和准确度的因素是什么?
生活随笔
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目前制约DNA测序速度和准确度的因素是什么?
小編覺(jué)得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.
材料是一個(gè)重要的因素:二硫化鉬的使用,能夠提高DNA測(cè)序的速度的準(zhǔn)確度。研究人員發(fā)現(xiàn),與以往任何可用的材料相比,二硫化鉬(MoS2)材料中的納米孔,能夠更準(zhǔn)確、更快速和廉價(jià)地測(cè)定DNA序列。科學(xué)界的一大領(lǐng)域是,以低于1000美元的價(jià)格測(cè)定人類基因組——家庭基因?qū)嶒?yàn)室(genome-at-home)。現(xiàn)在研究人員想尋找一種合適的材料。事實(shí)證明,MoS2優(yōu)于所有用于納米孔測(cè)序的其他材料——甚至石墨烯。納米孔,是穿過(guò)一層很薄材料的一個(gè)非常微小的孔。這個(gè)孔僅僅大到可以讓一個(gè)DNA分子通過(guò)。電流會(huì)驅(qū)動(dòng)DNA通過(guò)納米孔,隨著DNA通過(guò)孔隙而發(fā)生的電流波動(dòng)會(huì)告訴我們DNA序列,因?yàn)镈NA字母表的每一個(gè)字母——A、C、G和T,其形狀和大小略有不同。用于納米孔測(cè)序的大多數(shù)材料都有相當(dāng)大的缺陷:它們太厚。大多數(shù)材料,即使一個(gè)薄片材料跨越DNA鏈的多個(gè)環(huán),也不能準(zhǔn)確地確定確切的DNA序列。石墨烯已經(jīng)成為一種受歡迎的選擇,因?yàn)樗怯蓡螌犹荚咏M成的一張薄片,這意味著一次只有一個(gè)堿基通過(guò)納米孔。不幸的是,石墨烯也具有其自身的問(wèn)題,最大的問(wèn)題是,DNA會(huì)與它吸附。DNA與石墨烯相互作用會(huì)引入大量噪聲,使電流很難讀出,就像一個(gè)無(wú)線電臺(tái)被靜電噪聲損壞。MoS2也是一個(gè)單層片,足夠薄,因此每次只有一個(gè)DNA字母通過(guò)納米孔。在這項(xiàng)研究中,研究人員發(fā)現(xiàn),DNA不會(huì)吸附MoS2,而是快速順利地穿過(guò)納米孔
主要制約因素還是在測(cè)序原理上。目前(第二代)的基因測(cè)序原理是基于化學(xué)反應(yīng)的DNA復(fù)制,這本身就相對(duì)耗時(shí)并容易出錯(cuò)。而第三代基因測(cè)序技術(shù)之所以可突破這個(gè)限制,則是由于采用了另外的測(cè)序原理。如單分子測(cè)序技術(shù):納米單分子測(cè)序技術(shù)與以往的測(cè)序技術(shù)皆不同,它是基于電信號(hào)而不是光信號(hào)的測(cè)序技術(shù)。該技術(shù)的關(guān)鍵之一是,他們?cè)O(shè)計(jì)了一種特殊的納米孔,孔內(nèi)共價(jià)結(jié)合有分子接頭。當(dāng)DNA堿基通過(guò)納米孔時(shí),它們使電荷發(fā)生變化,從而短暫地影響流過(guò)納米孔的電流強(qiáng)度(每種堿基所影響的電流變化幅度是不同的),靈敏的電子設(shè)備檢測(cè)到這些變化從而鑒定所通過(guò)的堿基。
主要制約因素還是在測(cè)序原理上。目前(第二代)的基因測(cè)序原理是基于化學(xué)反應(yīng)的DNA復(fù)制,這本身就相對(duì)耗時(shí)并容易出錯(cuò)。而第三代基因測(cè)序技術(shù)之所以可突破這個(gè)限制,則是由于采用了另外的測(cè)序原理。如單分子測(cè)序技術(shù):納米單分子測(cè)序技術(shù)與以往的測(cè)序技術(shù)皆不同,它是基于電信號(hào)而不是光信號(hào)的測(cè)序技術(shù)。該技術(shù)的關(guān)鍵之一是,他們?cè)O(shè)計(jì)了一種特殊的納米孔,孔內(nèi)共價(jià)結(jié)合有分子接頭。當(dāng)DNA堿基通過(guò)納米孔時(shí),它們使電荷發(fā)生變化,從而短暫地影響流過(guò)納米孔的電流強(qiáng)度(每種堿基所影響的電流變化幅度是不同的),靈敏的電子設(shè)備檢測(cè)到這些變化從而鑒定所通過(guò)的堿基。
總結(jié)
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