基因组学、转录组学与系统生物学

鸟枪法测序策略(shotgun sequencing)

假设你想读一份巨大的文档,但你的阅读机一次只能处理很小的片段,而且它无法告诉你每个片段在文档中的位置。一个聪明的做法是在一开始就彻底放弃顺序:把这份文档的许多份拷贝随机轰碎成一堆小片段,把所有片段都读出来,再让计算机事后根据片段之间的重叠来推算顺序。“随机轰碎成片段”这一步,正是它被称为鸟枪法的原因。

在全基因组鸟枪法测序中,基因组的许多份拷贝被随机打断成小片段,每个片段都被测序,得到的读段交给组装程序,由它依据读段间的重叠重建原始序列。关键的窍门是随机性加上高覆盖度:由于不同拷贝在不同位置断裂,这些读段最终以彼此错开、相互重叠的层次铺满整个基因组,而这种参差的重叠正是组装所需的信息。较老的替代方案——先把基因组小心地切成已知的大块、给它们定位、再逐块测序——更有条理,却慢得多。

鸟枪法测序是现代基因组学速度的引擎。它由克雷格·文特尔(Craig Venter)大力推动,1995 年首次用于一种自由生活的细菌,让团队得以跳过缓慢的有序定位步骤,靠蛮力加计算去测整个基因组。如今它几乎是所有测序的默认方法,从微生物基因组到人类基因组,并且是宏基因组学的基础——在那里,整个生物群落的 DNA 被一次性鸟枪打断测序。它的弱点和组装一样:随机的短片段本身无法分辨长重复序列,这就是为什么越来越多地掺入长读段测序。

1995 年对流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)的测序是首次全基因组鸟枪法:它那 180 万个碱基对被打断成随机片段、测序,再由计算机组装,而不是逐块定位。

鸟枪法测序用随机打断加大量计算,换掉了有序定位。

鸟枪法是把基因组打碎再用计算重组的策略,而不是某种测序化学。真正读取碱基的工作由另外的测序技术完成。

又称
whole-genome shotgunWGS鸟枪测序霰彈槍定序