细胞生物学的方法与工具

DNA 测序

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DNA 以一长串仅仅四个化学“字母”——A、T、G、C——来存储信息,很像一本用四字母字母表写成的书。仅仅看一团 DNA 的污迹几乎什么也读不出来;意义在于字母的精确顺序。DNA 测序就是把那个顺序一个字母一个字母读出来的技术,它把一个实在的分子变成一段你可以存储、检索和比对的文本。

现代测序通过在每个碱基被加上、或分子被处理时检测它来读取 DNA。在一种被广泛使用的方法中,机器以正在读取的 DNA 为模板构建一条新链,每当某个特定的字母被掺入时就闪出一个信号——往往是某种特定颜色的一束光——一边进行一边记录序列。如今的机器并行运行数百万条这样的读取,所以一整个含三十亿个字母的人类基因组,一两天就能读完。这些短的读段随后由电脑拼接成完整的序列。

DNA 测序重塑了生物学与医学:它让我们能够读取整个基因组、追溯进化关系、精确定位致病突变、鉴定未知的微生物,并根据病人自身的 DNA 量身定制治疗。它诚实的局限同样重要。测序告诉你字母的顺序——食谱上写了什么——但单凭它本身,并不告诉你哪些基因被开启、细胞如何使用它们,或一段陌生序列究竟有何功能。而且读段中偶尔含有错误,所以重要的发现要通过对同一区域多次读取来确认。

为了诊断一名婴儿不明原因的疾病,医生对孩子的基因组进行测序,发现某个基因里仅仅一个字母发生了改变——三十亿个字母中的一个小笔误,却解释了这种疾病并指导了治疗。

测序读出四个 DNA 字母的顺序——是文本,还不是它的含义。

知道序列并不等于知道功能:测序读出的是字母是什么,但单凭它本身,丝毫不说明哪些基因处于活跃状态、或一段未知的 DNA 究竟有何作用。

又称
genome sequencingDNA 序列测定基因組定序