23 ноября 2022, 20:00

Химики дали рекомендации по применению нанопорового секвенирования

Генетика
Молекулярная биология
Новые методики

Сотрудники кафедры физической химии и кафедры химии природных соединений химического факультета МГУ изучили возможности нанопорового секвенирования — нового метода определения нуклеотидных последовательностей. Метод быстро развивается и в ряде случаев вполне может заменить обычное секвенирование. Авторы выяснили, какими должны быть параметры изучаемого образца и какие программы можно использовать для получения достоверных результатов.

Секвенирование — это способ установить последовательность нуклеотидов, который позволяет решать разнообразные задачи по определению генома. Например, с помощью данного метода выявляют мутации в ДНК, которые могут привести к тяжелых болезням. Способ также помогает отслеживать генетические изменения в бактериях, вызывающие устойчивость к антибиотикам.

Нанопоровое секвенирование — это новый активно развивающийся метод на рынке биотехнологий. В отличие от ставшего уже стандартным секвенирования, с помощью нанопорового метода можно прочитать длинные цепочки, которые содержат тысячи нуклеотидных оснований.

«Поскольку для нас этот метод тоже был новым, мы хотели систематически изучить его реальные возможности, — рассказала соавтор исследования, профессор кафедры физической химии химфака МГУ Мария Хренова. — Особенно нас интересовала сборка генома без референсной последовательности. Когда есть геном сравнения, то все просто — результаты секвенирования накладываются на него, можно сравнить их и заметить, где в геноме произошли изменения. Для этого достаточно меньшего набора данных и меньше требования к качеству образца. Когда образца сравнения нет, мы имеем только набор прочитанных с разной степенью достоверности нуклеотидов. Похожие последовательности накладываются, и при их частичном совпадении в разных цепочках можно сделать вывод о составе последовательности в целом. Прочитанные участки должны быть достаточно большими для достоверного определения — здесь и проявляют себя достоинства нанопорового секвенирования».

Внутри прибора для нанопорового секвенирования находится мембрана, куда вставлены белки. Они формируют поры, через которые движутся ионы и секвенируемая молекула при приложении напряжения. Когда через пору проходит цепочка, то каждый нуклеотид частично перекрывает пору, что влияет на движение ионов, а значит, и на величину тока. Поскольку объем у каждого нуклеотида различный, то и ток будет меняться по-разному. Изучая это изменение, можно понять, какие нуклеотиды прошли через пору и таким способом восстановить их последовательность в цепочке. 

«Такой прибор стоит гораздо дешевле аналогов и более доступен, — пояснила Мария Хренова. — Проблема в том, что зачастую прочтение характеризуется достаточно большим количеством ошибок. Это могут быть несколько единиц и даже десятков процентов».

Для системного изучения возможностей нанопорового секвенирования авторы выяснили, как должен быть устроен образец для сборки генома, какими должны быть длины цепочек и количество прочитанных оснований. Авторы изучали реальные образцы, генерировали разные наборы данных и сравнивали несколько программ для их анализа.

«В результате мы выработали рекомендации, которым точно можно верить, — рассказала Мария Хренова. — Это очень важно для всех дальнейших исследований. Оказалось, у метода достаточно много возможностей, он является в высокой степени универсальным».

Источник:  Пресс-служба МГУ

Публикации из новости

Nanopore Sequencing for De Novo Bacterial Genome Assembly and Search for Single-Nucleotide Polymorphism
Khrenova M.G., Panova T.V., Rodin V.A., Kryakvin M.A., Lukyanov D.A., Osterman I.A., Zvereva M.I.
Q1 International Journal of Molecular Sciences 2022 цитирований: 0
Open Access
Open access

Читайте также

Система на основе анти-HER2-скаффолда и молекулярной пары барназа*барстар для ступенчатой доставки цитотоксинов при терапии HER2-положительных опухолей
Российские ученые впервые предложили использование пары барназа-барстар в качестве «молекулярного клея» для высокоселективного взаимодействия нацеливающего и цитотоксического компонентов в живом организме.
Иммунология
Молекулярная биология
Фармация
19 ноября 2021
Молекула, блокирующая коронавирус
В лаборатории биомедицинской химии ФИЦ Биотехнологии РАН разработали молекулу PDSTP, которая блокирует связывание вируса и клетки хозяина, что приводит к прерыванию жизненного цикла вируса и прекращению его репликации.
Биотехнология
Дизайн лекарств
Молекулярная биология
Фармация
18 ноября 2021
Фермент из яда гадюки Никольского против вируса SARS-CoV-2
Исследования, проведенные сотрудниками Отдела молекулярной нейроиммунной сигнализации ИБХ РАН и НИЦЭМ им.Н.Ф.Гамалеи, показали, что фосфолипазы А2 (PLA2) из змеиного яда защищают клетки Vero E6 от цитопатического эффекта SARS-CoV-2.
Вирусология
Молекулярная биология
Молекулярное моделирование
9 ноября 2021