BÀI GIẢNG TIN SINH HỌC - GIAI MA TRINH TU GEN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CNSH & KTMT HỆ ĐẠI HỌC Chương Giải mã trình tự toàn bộ gen ThS Nguyễn Thành Luân Email: luannt@cntp.edu.vn NỘI DUNG BÀI HỌC Khái niệm giải mã gen (genomic sequencing) Giải mã trình tự theo phương pháp Sanger: định nghĩa, bước bản, sản phẩm Phương pháp tạo phản ứng cho việc giải mã: Walking & Shotgun Ưu & nhược điểm giải mã trình tự Các hướng khắc phục: mơ hình quỹ cộng đồng & mơ hình cá nhân Hướng giải tương lai Why sequencing? Why sequencing? Bản hướng dẫn cho ngành sinh học Khám phá gen mã hóa gen loài động vật Tại cần thiết phải giải mã toàn bộ gen?  Phân biệt dòng giống từ khác biệt trình tự Tại cần thiết phải giải mã toàn bộ gen?   Khám phá kiểu di truyền gây đột biến khác Khám phá đột biến gây bệnh di truyền Giải mã trình tự (Gene Sequencing)  Có phương pháp giải mã trình tự?  Phương pháp giải mã trình tự tối ưu hơn? Tại sao?  Mục đích cuối giải mã trình tự tồn bộ gen gì? Các bước giải mã trình tự SH  Phương pháp giải trình tự tồn hệ gen trải qua giai đoạn:  Bắt đầu đồ di truyền tế bào NST  Thực giải mã qua giai đoạn đạt mục đích cuối giải mã toàn nucleotide NST Khi sử dụng giải trình tự? 10 Cloning 46 Cloning Mỗi đoạn DNA phân lập cách cấy đĩa loại vi khuẩn riêng lẻ Thực tế, phân mảnh mã hóa (số hóa) cho việc theo dõi thuận tiện 47 Tìm kiếm đoạn lặp  Địi hỏi số cách tính tốn trình tự đoạn phân mảnh  Sử dụng trình cắt hạn chế (Restriction digest)  Xử lý qua điện di phân mảnh (gel agarose) 48 Gel điện di agarose sử dụng để chia cắt phân đoạn DNA dựa vào kích cỡ (size) Các đoạn lặp có số vạch chung giếng khác 49 Mơ hình hỗ trợ cá nhân  Kế hoạch giải mã trình tự tồn bộ genome PP Shotgun  Bỏ qua giai đoạn lập đồ vật lý & di truyền  Phân mảnh genome, giải mã trình tự nhiều mảnh 500 bp sau cố gắng đặt chúng lại với  Sử dụng phát minh –mơ hình cặp bạn bè (mate-pair) mơ hình khung giáo (scaffold) 50 Mơ hình “Mate-Pair” “Scaffold”    Mã hóa mảnh thông tin bổ sung cách đọc khoảng cách xác cặp trình tự Genome phân mảnh thành đoạn lặp biết chiều dài –2 kbase –10 kbase –50 kbase –150 kbase Giải mã trình tự đầu đoạn phân mảnh DNA 51 Mơ hình Shotgun thơng thường  Ngẫu nhiên phân mảnh giải mã đoạn DNA 500 bp, xác định đoạn lặp  Mỗi nhóm phân đoạn lặp gọi đoạn tiếp giáp (contig)= phân mảnh liền kề trình tự DNA 52 Mơ hình Shotgun qua Mate-Pair  Phân mảnh sợi DNA thành đoạn lặp giống hệt kích thước trọng lượng (VD: 50 kbase)  Các đoạn phân mảnh giống hệt chiều dài trọng lượng anh em nên gọi “Mate-Pair” 53 Mơ hình Shotgun Mỗi nhóm đoạn tiếp giáp riêng lẻ có phân đoạn “bạn bè” đầu đoạn DNA 50 kb giải mã trình tự 54 Mơ hình giàn khung (Scafffold)  Scaffold thay cho việc lập đồ vật chất – quy trình thực nhanh Về lý thuyết, kết nối thành gen hồn chỉnh từ trình tự giải mã sử dụng mơ hình giàn khung  Trình tự genome cuối kết nối hướng việc chứa đoạn khoảng trống (gaps) trình tự lặp Mơ hình kết hợp giúp cho việc bù đắp đoạn gaps  Vì thế, mơ hình hỗ trợ cá nhân sử dụng thông tin đồ vật chất thiết kế mơ hình gây quỹ cộng đồng để giúp cho việc bù đắp đoạn gap 55 Mơ hình giàn khung (Scafffold)   Các đoạn tiếp giáp gia nhập nhóm DNA bạn bè nên gọi mơ hình nhóm bạn bè (Mate-pairs) hướng theo đặt nhóm tiếp giáp liên quan với nhóm khác Khi ngày nhiều cặp bạn bè (mate-pair) so sánh, mơ hình giàn khung (scaffold) từ từ xây dựng 56 Mất bao lâu?   Dự đoán đầu tiên: 30 năm Với ứng dụng KHKT với máy giải mã trình tự tự động (automated sequencer) bỏ qua việc tìm hiểu đồ vật lý cho genome người hoàn chỉnh  Một robot giải mã trình tự phịng TN giải mã trình tự 4.96 x 106 bases ngày  Bộ genome người 3.3 x 109 bases NHƯNG cần đảm bảo độ bao phủ nên phải 3.3 x 1010 bases  Tốn 6,653 ngày cho phịng thí nghiệm = 18 năm  Xây dựng 20 phịng thí nghiệm có quy mơ PTN  Giải mã toàn bộ genome khoảng 330 ngày 57 Các hướng giải Một nhà máy giải mã trình tự tự động hóa 58 Tài liệu tham khảo http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/16654/ http://www.youtube.com/watch?v=8n2LvJ-m0n0&feature=related 59 KẾT THÚC CHƯƠNG V THANK YOU FOR YOUR ATTENTION! 60 ... sợi DNA khuôn  Mỗi v? ?? trí có đánh dấu nhiều lần 16 Máy giải mã trình tự gen 17 Giải mã trình tự gen   V? ??i việc sử dụng phần mềm khác nhau, cung cấp cho hình ảnh gel Mỗi v? ??ch (band) tương ứng... J Craig Venter (1992), nhà sinh học phân tử tìm bỏ qua đồ liên kết đồ v? ??t lý thay v? ?o việc giải trình tự phân đoạn DNA ngẫu nhiên Hệ gen Haemophilus influenza lần công bố PP (1995) 28 V? ??n hành... phí: 1000 người làm việc v? ?ng 30 năm = tỷ US dollars  36 Mơ hình phân chia kết hợp 37 Mơ hình cộng đồng cho việc giải mã trình tự Genome người  BƯỚC I: Cung cấp đồ v? ??t chất genome  BƯỚC II: