Pengurutan Seluruh Genom

Pengurutan seluruh genom (WGS) menentukan urutan nukleotida yang hampir lengkap dari genom suatu organisme dalam satu pengujian, daripada menargetkan gen atau wilayah tertentu. Dengan membaca DNA pengode dan non-pengode, WGS menyediakan kumpulan data genomik primer yang paling komprehensif dan berfungsi sebagai masukan untuk perakitan, penentuan varian, dan analisis genomik selanjutnya.

Definition

Pengurutan seluruh genom adalah proses laboratorium dan komputasi untuk menentukan urutan pada dasarnya semua nukleotida di seluruh genom suatu organisme, biasanya dengan memfragmentasi DNA, membaca fragmen pada cakupan redundan, dan merekonstruksi atau menyelaraskannya untuk mendapatkan kembali urutan lengkap.

Scope

Entri ini mencakup apa yang diukur oleh WGS, strategi shotgun untuk memfragmentasi dan membaca genom pada cakupan tinggi, kontras dengan pendekatan bertarget seperti pengurutan seluruh ekson, dan peran kedalaman pengurutan dalam menentukan sensitivitas. Ini adalah topik metodologis dan tidak memberikan rekomendasi klinis atau pengujian.

Core questions

• Apa yang ditangkap oleh pengurutan seluruh genom yang tidak ditangkap oleh pengurutan bertarget?
• Bagaimana strategi shotgun merekonstruksi seluruh genom dari banyak fragmen pendek?
• Bagaimana kedalaman pengurutan memengaruhi varian apa yang dapat dideteksi?

Key concepts

• Pengurutan shotgun
• Kedalaman dan cakupan pengurutan
• Pengurutan seluruh genom versus seluruh ekson
• Wilayah pengode dan non-pengode
• Kimia terminator reversibel
• Masukan penentuan varian

Mechanisms

Dalam WGS, DNA genomik difragmentasi dan dibaca berkali-kali sehingga setiap posisi dicakup oleh beberapa pembacaan independen; redundansi (kedalaman) memungkinkan panggilan basa diperiksa silang dan mendukung deteksi varian. Pendekatan shotgun seluruh genom, yang didemonstrasikan pada skala manusia oleh Venter dan rekan, memecah genom menjadi fragmen acak, mengurutkannya, dan menyusunnya kembali secara komputasi. Kimia terminator reversibel kemudian memungkinkan pembacaan masif paralel yang akurat dari seluruh genom manusia dengan biaya yang jauh lebih rendah. Karena WGS membaca DNA non-pengode serta pengode, WGS menangkap variasi regulasi dan struktural yang tidak terdeteksi oleh pengujian bertarget.

Clinical relevance

Pengurutan seluruh genom semakin banyak digunakan dalam penelitian dan genomik klinis untuk mengkarakterisasi susunan genetik lengkap individu, mendukung penemuan varian di seluruh wilayah pengode dan non-pengode. Entri ini menjelaskan metode dan karakteristik datanya; ini adalah materi referensi edukasi dan bukan rekomendasi untuk tes atau tindakan klinis tertentu.

Evidence & guidelines

Bukti dasar adalah serangkaian studi primer penting: dua urutan genom manusia yang diterbitkan pada tahun 2001 (Venter et al.; International Human Genome Sequencing Consortium) dan demonstrasi pengurutan seluruh genom masif paralel yang akurat oleh Bentley et al. (2008). Tinjauan metodologis seperti Sims et al. (2014) mendokumentasikan bagaimana kedalaman dan cakupan membentuk sensitivitas analitis.

History

Pengurutan seluruh genom pada skala manusia pertama kali dicapai pada tahun 2001 melalui dua upaya paralel, satu menggunakan pengurutan berbasis klon hierarkis dan satu menggunakan perakitan shotgun seluruh genom. Demonstrasi pengurutan akurat dengan kimia terminator reversibel pada tahun 2008 membuat WGS skala populasi menjadi layak, dan kedalaman serta cakupan menjadi parameter desain utama seiring dengan kematangan metode tersebut.

Key figures

• J. Craig Venter
• Eric Lander
• David Bentley

Seminal works

• venter-2001
• ihgsc-2001-wgs
• bentley-2008

Frequently asked questions

Bagaimana pengurutan seluruh genom berbeda dari pengurutan seluruh ekson?

Pengurutan seluruh genom membaca pada dasarnya seluruh genom, termasuk wilayah non-pengode dan regulasi, sedangkan pengurutan seluruh ekson hanya menargetkan bagian pengode protein (ekson), yang merupakan sebagian kecil dari genom.

Mengapa kedalaman pengurutan penting dalam pengurutan seluruh genom?

Kedalaman (berapa banyak pembacaan yang mencakup setiap posisi) menentukan seberapa yakin panggilan basa dan varian dapat dibuat; kedalaman yang lebih tinggi meningkatkan sensitivitas dan akurasi, terutama untuk mendeteksi varian frekuensi rendah atau heterozigot.