Genom Dizileme ve Birleştirme
Bir genomu okumak, milyarlarca bazının sırasını belirlemek anlamına gelmektedir; dizileme makineleri bunu yalnızca kısa parçalar halinde yapabilmekte, bu parçaların nerede örtüştüğünü bularak tam diziyi yeniden oluşturma görevi ise yazılıma bırakılmaktadır.
Tanım
Genom dizileme, bir organizmanın DNA'sındaki nükleotit sırasının deneysel olarak belirlenmesidir; birleştirme ise bir dizileyicinin ürettiği çok sayıda kısa okumadan (reads) tam dizinin hesaplamalı olarak yeniden oluşturulmasıdır.
Kapsam
Bu konu, Sanger dideoksi dizilemesini, yeni nesil ve uzun okuma dizileme prensiplerini, tüm genom shotgun ve klon tabanlı stratejileri, okumaların (reads) kontig ve iskelelere (scaffolds) hesaplamalı olarak birleştirilmesini, kapsama (coverage) ve süreklilik (contiguity) gibi birleştirme kalitesi ölçütlerini ve ortaya çıkan referans genomları kapsamaktadır. Bir genomun dizisinin nasıl belirlendiğini ele almaktadır; bu dizinin yorumlanması ise ilgili diğer konularda incelenmektedir.
Temel sorular
- Sanger dizilemesi, zincir sonlandırıcıları kullanarak bazların sırasını nasıl belirlemektedir?
- Yeni nesil ve uzun okuma dizilemesini daha hızlı ve daha ucuz yapan nedir ve bunların avantajları ile dezavantajları nelerdir?
- Milyonlarca örtüşen okuma (reads) kromozomlar halinde nasıl birleştirilmektedir?
- Kapsama (coverage) ve süreklilik (contiguity) ölçütleri, bir birleştirmenin kalitesi hakkında bize ne söylemektedir?
Anahtar kavramlar
- Sanger dideoksi dizilemesi
- Yeni nesil ve uzun okuma dizilemesi
- Tüm genom shotgun stratejisi
- Okuma birleştirme: kontigler ve iskeleler (scaffolds)
- Kapsama (coverage), süreklilik (contiguity) ve referans genomlar
Mekanizmalar
Sanger dizilemesi, diziyi ortaya çıkaran fragmentlerin uzunluklarını belirlemek için zincir sonlandırıcı dideoksinükleotitler kullanmaktadır; yüksek paralel platformlar milyonlarca fragmenti aynı anda okumakta ve birleştirme yazılımı, okumalar arasındaki örtüşmeleri tespit ederek bunları kontigler halinde birleştirmekte, her bir kromozom boyunca bu kontigleri iskeleler (scaffolds) halinde sıralamakta ve yönlendirmektedir.
Klinik önem
Uygun maliyetli dizileme, nadir kalıtsal hastalıkların teşhisi, tümörlerin profillenmesi, patojenlerin tanımlanması ve yenidoğan taraması için tüm genom ve ekzom dizilemesini rutin hale getirmiş, dizi belirlemeyi dönüm noktası niteliğindeki bir projeden standart bir laboratuvar testine dönüştürmüştür.
Tarihçe
Sanger, 1977'de zincir sonlandırma dizilemesini tanıtmıştır; İnsan Genomu Projesi, 2001'de taslak bir insan dizisi üretmek için klon-klon ve shotgun stratejilerini uygulamıştır; 2000'li yılların ortalarında yeni nesil dizilemenin ve ardından uzun okuma platformlarının ortaya çıkışı, bir insan genomunun maliyetini milyarlarca dolardan birkaç yüz dolara düşürmüştür.
Öne çıkan isimler
- Frederick Sanger
- Eric Lander
- Craig Venter
İlgili konular
Temel eserler
- sanger1977
- lander2001
Sıkça sorulan sorular
- Bir genom neden doğrudan okunmak yerine birleştirilmek zorundadır?
- Dizileme cihazları bir seferde yalnızca kısa DNA parçalarını okuyabildiğinden, bir genom sayısız fragmana ayrılmaktadır; birleştirme yazılımı ise fragmanların nerede örtüştüğünü tespit ederek orijinal sırayı yeniden oluşturmaktadır.
- Dizileme kapsamı (coverage) ne anlama gelmektedir?
- Kapsam (coverage), genomdaki her bazın ortalama okunma sayısıdır; daha yüksek kapsam, her bir çağrıya daha fazla güven sağlamakta ve gerçek varyantları dizileme hatalarından ayırt etmeye yardımcı olmaktadır.