利用時間序列數(shù)據(jù)高準(zhǔn)確率地繪制基因組圖譜

如果你已經(jīng)有了一種有機體的基因組序列圖譜,，但想在圖譜中找到異常結(jié)構(gòu)，那么你可以通過在一些靶點中切斷DNA序列并檢測切割點之間的距離來檢查基因條碼,。然而,，原始基因圖譜在允許研究有系統(tǒng)誤差存在的情況下可通過新一代測序技術(shù)如PCR獲得（包括任何擴增偏差）。為了補救這樣的情況，明尼蘇達大學(xué)和生物納米基因組學(xué)的研究人員研究通過使用動態(tài)時間序列數(shù)據(jù)來測量以納米通道為基礎(chǔ)的圖譜形式的概率分布,。

“想象DNA骨架上的兩個標(biāo)簽是由DNA彈簧構(gòu)型熵模型連接在一起的,。”Kevin Dorfman說，他是明尼蘇達州大學(xué)科學(xué)與工程學(xué)教授,。“如果這是一個彈簧振子……然后我們就期望看到其它彈簧長度正負(fù)位移的概率相等,。”

Dorfman和他的同事觀察到在標(biāo)簽中壓縮比擴展要更多，并發(fā)現(xiàn)標(biāo)簽中的大多數(shù)熱漲落是短暫的,，這樣能夠幫助提高基因組繪圖的準(zhǔn)確性,。

“這樣的改進對復(fù)雜的樣本如癌癥、異質(zhì)細(xì)胞尤為重要,，所以我們需要發(fā)現(xiàn)罕見事件的發(fā)生,。”Dorfman說。

研究人員使用傳統(tǒng)脈沖凝膠電泳方法遇到問題,，其中基因圖譜是由限制性內(nèi)切酶切割DNA序列組裝的圖譜,，常規(guī)方法是把DNA片段分為合適的大小。然而用納米通道的方法在每條DNA鏈上進行熒光標(biāo)記,，這樣就都會保持有序,。

研究者通過標(biāo)記的DNA開始，從大腸桿菌的細(xì)胞中提取的基因組DNA,，剔除單個核苷酸和不同目標(biāo)位置的核心區(qū),，并插入熒光核苷酸到這些區(qū)域。每一個DNA鏈通常約有300,，000個堿基對,，之后將其注入到45 納米寬的納米通道中。然后他們使用數(shù)碼相機拍攝出標(biāo)簽的位置,。而在納米通道記錄中典型的DNA單分子研究中記錄了幾十個分子的統(tǒng)計數(shù)據(jù),，研究者的方法涉及到成千上萬的分子，每一種分子覆蓋了一系列標(biāo)簽,，之后得出數(shù)以百萬計兩個標(biāo)簽之間距離的測量值,，這對確定概率分布是非常必要的。