تعیین توالی دی‌ان‌ای

توالی یابی دی ان ای
چیدمان نوکلئوتیدهای آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین در مادیزهء دی.ان.ای. را می‌توان با بکارگیری روشها و فناوریهای گوناگونی شناسایی کرد.
توالی یابی DNA (به انگلیسی DNA Sequencing) فرایندی برای تعیین دقیق ترتیب نوکلئوتیدهای درون مولکول DNA می‌باشد. توالی یابی شامل هر روش یا فناوری‌ای است که ترتیب چهار باز آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین را در یک رشته از DNA تعیین می‌کند. ظهور روش‌های توالی یابی سریع DNA تا حد زیادی به تحقیقات و اکتشافات در زیست‌شناسی و پزشکی کمک کرده‌است.
دانش توالی یابی DNA برای تحقیقات زیست‌شناسی پایه، به یک ضرورت تبدیل شده‌است و در زمینه‌های کاربردی متعددی مانند تشخیص پزشکی، بیوتکنولوژی، پزشکی قانونی، ویروس‌شناسی و زیست‌شناسی سیستماتیک استفاده می‌شود. سرعت بالای توالی یابی که از طریق تکنولوژی‌های مدرن بدست آمده‌است برای توالی یابی کامل DNA یا ژنوم گونه‌های مختلف جانوران همچون ژنوم انسان، بسیاری از حیوانات، گیاهان، و گونه‌های میکروبی مورد استفاده قرار گرفته‌است.
در اوایل دهه ۱۹۷۰ توالی یابی DNA برای اولین بار توسط محققان دانشگاهی با استفاده از روش دشوار کروماتوگرافی دو بعدی به دست آمد. به دنبال توسعه روش‌های مبتنی بر فلوئورسانس روش‌هایی ابداع گردیده که در آنها از یک توالی یاب دی ان ای استفاده می‌شود، به کمک این توالی یاب‌ها، توالی یابی DNA آسان‌تر و سریع‌تر شده‌است.
کاربردها
توالی یابی DNA می‌تواند برای تعیین توالی ژن‌های خاص، نواحی ژنتیکی بزرگ (به عنوان مثال خوشه‌های ژنی یا اپرون‌ها)، کروموزوم‌ها یا کل ژنوم هر موجودی استفاده شود. تعیین توالی DNA کارآمدترین راه برای توالی یابی RNA یا پروتئین (از طریق قالب‌های خوانش باز) می‌باشد. در واقع، توالی یابی DNA یک تکنولوژی کلیدی در بسیاری از گرایش‌های زیست‌شناسی از جمله زیست‌شناسی مولکولی و زیست‌شناسی تکاملی و علوم دیگر مانند متاژنومیکس پزشکی، پزشکی قانونی یا انسان‌شناسی است.
چهار باز متعارف
ساختار متعارف DNA شامل چهار باز تیمین (T)، آدنین (A)، سیتوزین (C) و گوانین (G) می‌باشد. توالی یابی DNA تعیین ترتیب فیزیکی این بازها در یک مولکول DNA است. با این حال، بازهای دیگری نیز می‌توانند در این مولکول وجود داشته باشند. در برخی از ویروس‌ها (به طور خاص باکتریوفاژ)، سیتوزین می‌تواند با متیل هیدروکسی یا سیتوزین گلوکز متیل هیدروکسی جایگزین شود. در DNA پستانداران، بازهای مختلف با گروه‌های متیل یا فسفوسولفات نیز می‌توانند یافت شوند. بسته به روش توالی یابی، تغییرات خاص مانند باز ۵ متیل سیتوزین که در انسان متداول است می‌تواند شناسایی شود.
روش‌های توالی یابی DNA
روش‌های مختلفی برای توالی یابی DNA وجود دارد که اسامی آن‌ها در ذیل آورده شده‌است:
روش‌های اولیه توالی یابی DNA
- توالی یابی کل ژنوم (Sequencing of full genomes)
- روش‌های توالی یابی با بازدهی بالا (High-throughput sequencing (HTP) methods)
روش‌های پایه
- توالی یابی به روش ماکسام گیلبرت
- روش اختتام زنجیره (Chain-termination methods)
روش‌های پیشرفته و توالی یابی از نو
- توالی یابی تفنگ ژنی
- Bridge PCR
روش‌های با برون ده بالا
- Massively parallel signature sequencing (MPSS)
- Polony sequencing
- pyrosequencing
- Illumina (Solexa) sequencing
- SOLiD sequencing
- Ion Torrent semiconductor sequencing
- DNA nanoball sequencing
- Heliscope single molecule sequencing
- Single molecule real time (SMRT) sequencing
- Nanopore DNA sequencing
روش‌های در حال توسعه
- Tunnelling currents DNA sequencing
- Sequencing by hybridization
- Sequencing with mass spectrometry
- Microfluidic Sanger sequencing
- Microscopy-based techniques
- RNAP sequencing
- In vitro virus high-throughput sequencing