基因測序改良無法培養細菌提供測序方法
發布時間：2011-09-14
本報訊美國物理學家組織網9月18日報道，最近，來自美國加利福尼亞大學圣地亞哥分校、克雷格·文特爾研究院和Illumina公司的科學家對現代基因測序算法進行了改良，只需從一個細菌細胞中提取的DNA(脫氧核糖核酸)就可組裝成接近完整的基因組，準確率達到90%，而傳統的測序方法至少需要10億個相同的細胞才能完成。這一突破為那些無法培養的細菌提供了測序方法。研究發表在9月18日的《自然·生物技術》網絡版上。
實驗室無法培養的細菌范圍極廣，約占99.9%，從產生抗體和生物燃料的微生物，到人體內的寄生菌。它們的生存條件特殊，比如必須和其他菌種共生，或只能生存在動物皮膚上，因此很難進行人工培養。
論文合著者、文特爾研究院的羅杰·拉斯肯教授10年前曾開發出一種多重置換擴增(MDA)技術，可對實驗室無法培養的細菌測序，能恢復70%的基因。其工作原理是對一個細胞的基因片斷多次復制，直到其數量相當于10億個細胞那么多。不過，這種技術卻給測序軟件帶來很多麻煩，它在復制DNA時會出現各種錯誤，而且并非完全統一放大，有些基因組被復制數千次，有一些卻只被復制一兩次。但測序算法不能處理這些不一致，而是傾向于舍棄那些只復制了少數次的基因，即使它們對整個基因組來說很關鍵。
加州大學圣地亞哥分校雅各布工程學院計算機科學教授、現代基因測序技術算法創建人帕維爾·帕夫納和同事改進了這一方法，保留了那些少量復制的基因片斷，并用新方法對一個大腸桿菌測序以檢驗其精確性，發現它能恢復91%的基因，接近傳統的培養細胞水平。這已足夠解答許多重要的生物學問題，比如該細菌能產生什么抗體。
人體細菌占體重的約10%，它們有些會造成傳染病，但也有的能幫助消化，最近研究還發現，它們能改變人的行為方式，比如引誘人吃更多的東西。新方法也有助于科學家理解細菌行為，研究人體內細菌能產生哪種蛋白質和多肽，這些蛋白質和多肽是細菌之間、細菌和宿主之間互相溝通的工具。
研究小組還用新方法對一種以前未曾測序過的海洋細菌進行了測序，獲得了相當完整而且能解釋的基因組，掌握了它是如何生存和運動的，該基因組將被存入美國國家衛生研究院的基因銀行(GenBank)。研究人員表示還將對更多迄今未知的細菌進行測序。
