Ведутся технические работы. Это может временно повлиять на скорость работы сайта. Приносим извинения за неудобства и благодарим за ваше понимание!

Химики МГУ выяснили реальные возможности нанопорового секвенирования

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 в молекуле, который позволяет решать разнообразные задачи по определению генома. Например, с помощью данного метода исследуют болезни, чтобы определить произошедшие мутации в ДНК. 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».

Исследование выполнено в рамках проекта «Анализ микробиомов растений и беспозвоночных животных экстремальных мест обитания с целью разработки штаммов-продуцентов новых метаболитов и ферментов», поддержанного Министерством науки и высшего образования Российской Федерации в рамках гранта № 075-15-2021-1396.

Статья опубликована в журнале International Journal of Molecular Sciences
Источник: 
msu.ru


( ! ) Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/domains/malitikov.ru/public_html/wp-content/themes/malitikov/single.php on line 44
Call Stack
#TimeMemoryFunctionLocation
10.0000350184{main}( ).../index.php:0
20.0000350464require( '/home/domains/malitikov.ru/public_html/wp-blog-header.php ).../index.php:17
30.08818492256require_once( '/home/domains/malitikov.ru/public_html/wp-includes/template-loader.php ).../wp-blog-header.php:19
40.08948515984include( '/home/domains/malitikov.ru/public_html/wp-content/themes/malitikov/single.php ).../template-loader.php:106

Мы рекомендуем


( ! ) Fatal error: Allowed memory size of 536870912 bytes exhausted (tried to allocate 20480 bytes) in /home/domains/malitikov.ru/public_html/wp-includes/class-wpdb.php on line 2322
Call Stack
#TimeMemoryFunctionLocation
10.0000350184{main}( ).../index.php:0
20.0000350464require( '/home/domains/malitikov.ru/public_html/wp-blog-header.php ).../index.php:17
30.08818492256require_once( '/home/domains/malitikov.ru/public_html/wp-includes/template-loader.php ).../wp-blog-header.php:19
40.08948515984include( '/home/domains/malitikov.ru/public_html/wp-content/themes/malitikov/single.php ).../template-loader.php:106
50.226622760144WP_Query->__construct( $query = ['post_type' => 'post', 'post_status' => 'publish', 'fields' => 'ids', 'posts_per_page' => -1, 'no_found_rows' => TRUE, 'orderby' => 'none'] ).../single.php:65
60.226622760144WP_Query->query( $query = ['post_type' => 'post', 'post_status' => 'publish', 'fields' => 'ids', 'posts_per_page' => -1, 'no_found_rows' => TRUE, 'orderby' => 'none'] ).../class-wp-query.php:4081
70.226622760144WP_Query->get_posts( ).../class-wp-query.php:3949
80.227122772008wpdb->get_col( $query = 'SELECT wp_posts.ID\n\t\t\t\t\t FROM wp_posts \n\t\t\t\t\t WHERE 1=1 AND wp_posts.post_type = \'post\' AND ((wp_posts.post_status = \'publish\'))\n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t ', $x = ??? ).../class-wp-query.php:3300
90.227122772008wpdb->query( $query = 'SELECT wp_posts.ID\n\t\t\t\t\t FROM wp_posts \n\t\t\t\t\t WHERE 1=1 AND wp_posts.post_type = \'post\' AND ((wp_posts.post_status = \'publish\'))\n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t ' ).../class-wpdb.php:3107
102.3189562464280mysqli_fetch_object( $result = class mysqli_result { public $current_field = 0; public $field_count = 1; public $lengths = [0 => 7]; public $num_rows = 1515407; public $type = 0 } ).../class-wpdb.php:2322