در مطلب قبلی در مورد باکتری های اسید فست صحبت کردیم. در این مطلب از دایا اکسیر که فروش مواد شیمیایی آزمایشگاهی را انجام میدهد، می خواهیم توالی یابی DNA را بررسی کنیم. توالی یابی DNA یا (DNA Sequencing)  فرآیندی است که در آن تعیین ترتیب نوکلئوتیدهای موجود در یک مولکول DNA انجام میگیرد. DNA موجودات زنده متشکل از یک توالی ویژه از نوکلئوتیدها  است.

توالی یابی یا Sequencing چیست؟

توالی یابی DNA، فرآیند تعیین ترتیب نوکلئوتیدها در DNA است. این شامل هر روش یا فناوری است که برای تعیین ترتیب چهار نوکلئوتید آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین (A-G-C-T) استفاده می شود.

توالی یابی یا Sequencing چیست؟ - توالی یابی DNA

ظهور روش های توالی یابی سریع DNA، تحقیقات و اکتشافات بیولوژیکی و پزشکی را بسیار تسریع کرده است. دانش توالی های DNA برای تحقیقات بیولوژیکی پایه، پروژه های ژنوگرافی DNA و در زمینه های کاربردی متعددی مانند تشخیص پزشکی، بیوتکنولوژی، ویروس شناسی ضروری شده است. مقایسه توالی‌های DNA سالم و جهش‌یافته می‌تواند بیماری‌های مختلف از جمله سرطان‌های مختلف را تشخیص دهد، مجموعه آنتی‌بادی را مشخص کند، و می‌تواند برای هدایت درمان بیمار استفاده شود.

تاریخچه

اولین توالی های DNA در اوایل دهه ۱۹۷۰ توسط محققان دانشگاهی با استفاده از روش های پر زحمت بر اساس کروماتوگرافی دو بعدی به دست آمد. به دنبال توسعه روش های توالی یابی مبتنی بر فلورسانس با یک توالی سنجی DNA، تعیین توالی DNA آسان تر و سریعتر شده است.

توالی‌یابی DNA ممکن است برای تعیین توالی ژن‌های منفرد، مناطق ژنتیکی بزرگ‌تر (مثلاً خوشه‌هایی از ژن‌ها یا اپرون‌ها)، کروموزوم‌های کامل یا کل ژنوم‌های هر موجود زنده استفاده شود. توالی یابی DNA همچنین کارآمدترین راه برای تعیین توالی غیرمستقیم RNA یا پروتئین ها است.

کاربردها

زیست شناسی مولکولی

توالی یابی در زیست شناسی مولکولی برای مطالعه ژنوم ها و پروتئین هایی که آنها رمزگذاری می کنند استفاده می شود. اطلاعات به دست آمده با استفاده از توالی یابی به محققان اجازه می دهد تا تغییرات در ژن ها، ارتباط با بیماری ها و فنوتیپ ها را شناسایی کرده و اهداف دارویی را شناسایی کنند.

زیست شناسی تکاملی:

از آنجایی که DNA یک ماکرومولکول حاوی اطلاعات مهم از نظر انتقال از نسلی به نسل دیگر است، توالی یابی DNA در زیست شناسی تکاملی برای مطالعه چگونگی ارتباط موجودات مختلف و چگونگی تکامل آنها استفاده می شود. در فوریه ۲۰۲۱، دانشمندان برای اولین بار، توالی یابی DNA از بقایای حیوانات را گزارش کردند،  قدیمی ترین DNA که تا به امروز توالی یابی شده، یک ماموت با بیش از یک میلیون سال قدمت است.

متاژنومیکس:

زمینه متاژنومیکس شامل شناسایی ارگانیسم های موجود در بدنه آب، فاضلاب، خاک، زباله های فیلتر شده از هوا، یا نمونه های سواب از ارگانیسم ها است. دانستن اینکه کدام ارگانیسم ها در یک محیط خاص وجود دارند برای تحقیق در اکولوژی، اپیدمیولوژی، میکروبیولوژی و سایر زمینه ها امری حیاتی است. توالی‌یابی محققان را قادر می‌سازد تا تعیین کنند که چه نوع میکروبی ممکن است در یک میکروبیوم وجود داشته باشد.

ویروس شناسی:

از آنجایی که اکثر ویروس ها بسیار کوچک هستند و نمی توانند توسط میکروسکوپ نوری دیده شوند، توالی یابی یکی از ابزارهای اصلی در ویروس شناسی برای شناسایی و مطالعه ویروس است. ژنوم های ویروسی می توانند بر اساس DNA یا RNA باشند. ویروس‌های دارای RNA برای تعیین توالی ژنوم به زمان حساس‌تر هستند، زیرا در نمونه‌های بالینی سریع‌تر تجزیه می‌شوند. توالی یابی سنتی Sanger و توالی یابی نسل بعدی (Next Gene) برای توالی یابی ویروس ها در تحقیقات پایه و بالینی و همچنین برای تشخیص عفونت های ویروسی در حال ظهور، اپیدمیولوژی مولکولی پاتوژن های ویروسی و آزمایش مقاومت در برابر دارو استفاده می شود.

ویروس شناسی - توالی یابی DNA

پزشکی:

تکنسین های پزشکی ممکن است ژن ها (یا از نظر تئوری، ژنوم کامل) را از بیماران توالی یابی کنند تا مشخص کنند که آیا خطر بیماری های ژنتیکی وجود دارد یا خیر. این نوعی آزمایش ژنتیکی است، اگرچه برخی از آزمایشات ژنتیکی ممکن است شامل توالی یابی DNA نباشد. توالی یابی DNA نیز به طور فزاینده ای برای تشخیص و درمان بیماری های نادر مورد استفاده قرار می گیرد. با شناسایی بیشتر و بیشتر ژن‌هایی که باعث بیماری‌های ژنتیکی نادر می‌شوند، تشخیص‌های مولکولی برای بیماران رایج‌تر می‌شود. توالی یابی DNA به پزشکان اجازه می دهد تا بیماری های ژنتیکی را شناسایی کنند، مدیریت بیماری را بهبود بخشند، مشاوره باروری و درمان های موثرتری ارائه دهند. همچنین، توالی یابی DNA ممکن است برای تعیین یک باکتری خاص مفید باشد، تا امکان درمان های آنتی بیوتیکی دقیق تر را فراهم کند و بدین وسیله خطر ایجاد مقاومت ضد میکروبی در جمعیت باکتری ها را کاهش دهد.

موفقیت هر پروتکل توالی یابی DNA به استخراج و آماده سازی نمونه DNA یا RNA از مواد بیولوژیکی مورد نظر بستگی دارد:

  • یک استخراج موفق DNA یک نمونه DNA با رشته های بلند و تجزیه نشده به دست می آورد.
  • یک استخراج موفقیت آمیز RNA یک نمونه RNA به دست می آورد که با استفاده از ترانس کریپتاز معکوس باید به DNA مکمل تبدیل شود.یک DNA پلیمراز که یک DNA مکمل را بر اساس رشته های موجود RNA به روشی شبیه PCR سنتز می کند.

سخن پایانی

در این مطلب به موضوع توالی یابی DNA و کاربردهای آن پرداخته شد. تعیین توالی DNA  این امکان را  به دانشمندان میدهد که با مقایسه DNA بین اندام های مختلف ، ارتباطات بین اندامها و روابط فیلوژنتیکی آن‌ها را بررسی کنند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.