DNA测序技术概述VIP专享VIP免费

584生物技术通讯⋯．⋯一．·一·。2011LE'ITERSINBIOTECHNOLOGYVol22N04Jul2UI··‘，doi：10．3969／j．issn．1009-0002．2011．04．030DNA测序技术概述占爱瑶，罗培高四川农业大学农学院，四川雅安625014综述[摘要]DNA测序技术作为现代生命科学研究的核心技术之一，自上世纪70年代中期DNA发明以来发展迅速。我们简要综述现有的几代DNA测序技术的原理及其发展历程，并对未来可能出现的第三代测序进行预测。[关键词】DNA测序；新一代测序；单分子测序；直接测序[中图分类号]Q523[文献标识码]A[文章编号】1009-0002(2011)04—0584—05TheOverviewofDNASequencingTechnologyZHANAi—Yao，LUOPei-GaoCoUegeofAg而cultural，SichuanAgnculturalUniversity，Ya'an625014，China[Abstract]DNAsequencingtechnologyasoneofthecoretechnologyofmodemlifescienceresearchhasquicklydevelopedsinceitsestablishing,themid一1970s．Inthisarticlewemainlysummarizedtheeu邛enflyexistingseveralgenerationDNAsequencingtechnologies，itsevolution，andpredictedthethirdgenerationsequencingmaybeapper-airinthefuture．[Keywords】DNAsequencingtechnology；nextgenerationsequencing；singlemoleculesequencing；directDNAsequencing1944年，Avery通过肺炎双球菌转化实验证明DNA是遗传信息的载体11I。此后，人们一直致力于DNA结构和序列研究，使得DNA测序技术应运而生12-51。该技术对探索生命奥秘、治疗疾病，以及整个生物科学乃至医学的发展起到了巨大的推动作用，并具有广阔的应用前景。DNA测序技术的发展经历了几个重要阶段：①经典的手工测序，主要依赖于一些生物化学方法和电泳分离技术，包括Sanger测序和DNA化学降解测序；②第一代测序技术，主要基于Sanger法的测序原理，结合荧光标记和毛细管阵列电泳技术来实现测序的自动化；③第二代测序平台，又称为新一代测序技术，主要包括Solexa测序、Solid平台、454测序、HeliScope遗传分析系统等，它们的测序原理不完全相同，但共同的特点是都不需要传统的克隆步骤，实现了更高的通量。目前，该技术仍在发生着迅速的变化，它的发展使人们对遗传物质DNA的认识层次不断升华，从对单一、局部的基因或基因片段的研究转变成了对整个基因组的研究[03。我们主要回顾了这几代DNA测序技术的发展历程，并对未来可能出现的第三代测序进行了预测。1经典的DNA测序方法20世纪70年代中期，2种不同的DNA测序方法几乎同时发表：Sanger等提出“DNA双脱氧链末端终止测序”，又称Sanger测序；Maxam等提出“DNA化学降解测序”问。前者是利用DNA聚合酶I的聚合反应，在反应体系中引入一定比列的27，3，_双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)作为终止剂，由于DNA多聚酶不能区分dNTP和ddNl'P，因此ddNTP可以掺人新生单链中，而ddNTP的核糖基37碳原子上连接的是氢原子而不是羟基，因而不能与下一个核苷酸聚合延伸，合成的新链在此终止，终止点由反应中相应的双脱氧核苷酸三磷酸而定。后者的测序原理是在选定的核苷酸碱基中引入化学基团，经过化合物处理使DNA分子在被修饰的核苷酸位置降解。虽然这2种测序方法的原理不同，但它们都是根据核苷酸在某一固定的点起始，随机在某一特定碱基处终止，形成一系列以某一特定脱氧核糖核苷【收稿日期]2010—12—09[基金项目】国家自然科学基金(30971787)；霍英东高校教师基金(20070411148)；四J|l省杰出青年基金(2010JQ0042)【作者简介]占爱瑶(1984一)，女，实验研究员，硕士[通信作者】罗培高，(E—mail)Ip9052000@yahoo．com．cn万方数据占爱瑶等：DNA测序技术概述585酸(A、T、C、G)为末端的长度各异的寡聚脱氧核糖核苷酸混合物，然后通过高分辨率的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，经放射自显影后，直接从胶片上读出DNA的顺序。这2种测序方法都要依赖放射性同位素标记(32P，35S)来实现，操作步骤繁琐，难以自动化，不能满足大规模测序的要求。因此，科研人员开始寻求新的非放射性标记的测序技术来克服这些缺点。2第一代DNA测序技术2．1第一代半自动DNA测序20世纪80年代末，荧光标记的测序技术逐渐取代同位素标记测序，四色荧光标记的应用使测序反...