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單分子測序解決“極端”基因組組裝難題
【字體: 大 中 小 】 時間:2012年08月29日 來源:
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極地微生物生存在正常生物無法生存的環境中,具有很大的研究價值。然而,極地微生物基因組中的GC含量普遍較高,這種“極端”基因組給測序和信息解讀造成了極大困難。研究人員在PacBio單分子測序技術的幫助下首次完成了一種分離自南極的高GC含量基因組菌株的基因組de novo測序。
極地微生物是一個特殊的群體,它們生存在正常生物無法生存的環境中,對這些微生物進行研究能夠揭示諸如全球氣候變暖、生物進化等方面的問題。此外,這些極地微生物有著迥異于正常環境微生物群體的代謝類型,能夠幫助人們尋找更加有效的抗生素,有助于發現新型的藥物應用于醫學領域。
如果需要進行上述研究,*好的方法是對極地微生物進行de novo測序,從根本上揭示它們的生物學信息。然而,這些極地微生物的基因組類型也有別于其他環境微生物群體,比如說極地微生物基因組中的GC含量極高(>75%),這種“極端”基因組給測序和信息解讀造成了非常大的困難。
韓國極地研究所的Dr. Park一直致力于極地微生物研究,為了揭示從南極喬治王子島分離得到的Streptomyces菌株的基因組信息(7.6Mb),Dr. Park的研究團隊首先利用illumina Hiseq 2000平臺對其基因組進行測序。Streptomyces 的基因組中GC含量高達71%,即使利用Hiseq2000平臺進行了200×深度的測序,仍無法獲得完整的基因組,組裝時產生了185 個contigs,隨后使用Sanger法仍然無法有效的填補gap。
Dr. Park表示,用其他的短序列測序技術仍然“不可能”填補這種高GC含量的基因組gap,所以他們轉而利用PacBio RS平臺對該基因組進行驗證。由于PacBio RS測序技術具有單分子分辨率,不引入PCR過程,沒有GC偏向性,研究人員利用該技術獲得了高準確度的CCS數據和平均1.5kb的長片段進行基因組組裝,僅僅對基因組覆蓋15×就能組裝得到26個contig(減少了86%),大大降低了基因組組裝的難度,而且gap也大為減小,使得他們首次獲得了該細菌的完整基因組信息。
Dr.Park和他的團隊認為PacBio的單分子實時測序技術“對高GC含量的基因組有著更好的測序能力,并且也是一項非常好的改善de novo測序和組裝的新工具”
Dr. Park受到該技術的鼓舞,決定繼續利用PacBio技術破解其他極地微生物基因組的組裝難題,挑戰此前“不可能完成的任務”。