Как Фредерик Сенгер изобрёл метод секвенирования генов

В 1977 году британский биохимик Фредерик Сенгер совершил революцию в науке, разработав метод секвенирования ДНК, который позднее назовут его именем — метод Сенгера. Этот метод позволил впервые точно определять последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК.

Основная идея методa Сенгера:

1. Подготовка образца:

- В пробирку помещали ДНК, которую хотели секвенировать.

- К ДНК добавляли праймеры (короткие фрагменты ДНК), фермент ДНК-полимеразу и обычные нуклеотиды (A, T, C, G).

- В каждую из четырех отдельных пробирок добавляли один из модифицированных нуклеотидов (дидезоксинуклеотид), которые «стопорили» синтез ДНК на разной длине.

2. Создание фрагментов:

- В каждой пробирке происходила репликация ДНК до тех пор, пока на пути полимеразы не встречался модифицированный нуклеотид.

- В результате, в каждой пробирке образовывались фрагменты ДНК разной длины, заканчивающиеся на определенном нуклеотиде (А, Т, Г или Ц).

3. Разделение фрагментов:

- Для разделения фрагментов по длине использовали метод гель-электрофореза. Гель помещали в специальный аппарат между двумя стеклянными пластинами.

- ДНК заряжена отрицательно, поэтому при прокачивании тока фрагменты ДНК перемещались к положительному концу. Чем короче фрагмент, тем быстрее он передвигался по гелю.

4. Обнаружение последовательности:

- После электрофореза гель обрабатывали радиоактивными изотопами или флуоресцентными метками, чтобы метки на нуклеотидах светились.

- Затем гель высушивали и прижимали к рентгеновской плёнке. На плёнке после проявления появлялась последовательность темных полосочек, выстроенных, словно лесенка.

Результат:

Каждая полоска на плёнке указывала на местоположение конкретного нуклеотида. Последовательно прочитав полосочки в каждой дорожке (для А, Т, Г и Ц), можно было восстановить точную последовательность ДНК.

Внимание к деталям:

С самого начала метод Сенгера позволял секвенировать только небольшие фрагменты ДНК. Со временем метод был усовершенствован, и в 1995 году Институт геномных исследований Крейга Вентера успешно секвенировал первый полный геном бактерии Haemophilus influenzae. Это выдающееся событие стало настоящей сенсацией и вызвало продолжительные аплодисменты у присутствующих учёных на конференции.

Заслуженное признание:

В 1980 году Фредерик Сенгер получил вторую Нобелевскую премию по химии за своё открытие, которое стало краеугольным камнем в развитии молекулярной биологии и биотехнологий.

Источник: vk.com

Комментарии: