一种新的具有成本效益的基因组装配过程

美国能源部联合基因组研究所(DOE JGI)是微生物基因组测序的世界领先者之一，专注于它们在生物能源和环境领域的潜在应用。作为一个国家用户设施，DOE JGI还专注于开发工具，这些工具可以更经济有效地组装和分析它以及其他基因组中心产生的序列。

尽管在降低成本和DNA测序通量方面取得了巨大进步，但在有效重建基因组的过程中仍然存在重大挑战。现有技术擅长于将DNA字母的短片段(读取)驱动回计算缝合在一起(组装)成更长的片段，从而可以确定这些字母的顺序并识别目标序列的功能。然而，基因组装配，相当于试图在不知道盒子盖子上的图片的情况下组装数百万件拼图，仍然具有挑战性，因为必须使用非常小的部件进行组装。目前的方法。

正如5月5日在线发表在“ 自然方法 ”杂志上的报道，DOE JGI，太平洋生物科学公司(PacBio)和华盛顿大学之间的合作已经改善了基因组装配的工作流程，该团队将其描述为“DNA样本的全自动化过程”准备确定完成的基因组。“

这项技术被称为HGAP(分层基因组装配过程)，使用PacBio的单分子实时DNA测序平台，该平台可生成长达数万个核苷酸的读数，甚至比使用的主要技术提供的读数更长。人类基因组计划时代，Sanger测序技术，产生大约700个核苷酸的读数。Sanger过程涉及创建多个DNA文库，进行多次运行以及组合数据，从而覆盖了代码中的空白，并且DNA碱基分配的准确性非常高。后Sanger方法通常仍然需要多个库，并且通常需要混合技术来产生最佳结果。相反，使用HGAP，“只准备一个单长的插入式鸟枪DNA文库，并进行自动连续长读取SMRT测序，

使用先前由DOE JGI测序的三种微生物测试这种从头组装方法。将收集的数据与这些微生物的参考序列进行比较，研究小组发现HGAP方法产生的精确度> 99.999%的最终组件。

“我们一直在寻找能够改善向我们不断增长的研究人员提供高质量数据的新方法，”DOE JGI基因组技术副主任Len Pennacchio说。“这项技术是我们为实现更多规模经济而并行追求的众多改进之一。”

DOE JGI的测序工作占全球或目前排队的20,000多个全球基因组计划(微生物，植物，真菌，藻类和微生物群落)的20%以上，其中大部分都集中在生物学上。环境，能源和碳加工。

“我们与JGI在该项目上进行了非常富有成效的合作，并从JGI科学家在微生物学和微生物基因组装配和注释领域的专业知识中获益匪浅，”Pacific Biosciences首席科学官Jonas Korlach说。“这种专业知识使我们能够调整我们的单分子测序装配方法，以产生比以前使用金标准Sanger精加工方法更高水平的成品质量，并且在速度和价格方面与替代下一代测序相比具有竞争力和装配方法。我们期待看到这种方法将带来什么样的科学进步，因为JGI的用户社区评估了JGI使用这种新方法组装微生物基因组的能力。“

该团队现在将寻求将这种新组装方法的效用扩展到微生物以外的更复杂生物的基因组。

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