解读生命密码的基本手段——DNA测序技术的前世今生-生命科学.PDFVIP

第24卷第12期 生命科学 Vol. 24, No. 12 2012年12月 Chinese Bulletin of Life Sciences Dec., 2012 文章编号：1004-0374(2012) 12-1357-06 ∙ 特约综述∙ 解读生命密码的基本手段 ——DNA测序技术的前世今生 任鲁风，于　军* ( 中国科学院北京基因组研究所DNA序列测定技术研究开发中心，中国科学院基因组科学及信息重点实验室，北京100029) DNA( ) RNA( ) 脱氧核糖核酸 和 核糖核酸 是 在这样的科学技术发展过程中，我们对序列获 生命体的两种最基本组成物质，其序列的组成和变 取的需求从最初对某一个基因的解析逐渐演化成对 化造就了形形色色的生命世界。这两种承担了生命 全部基因的解析、对基因组的解析、对转录组的解 体遗传信息载体功能的物质，一方面在生命的不断 析、对DNA 修饰的解析、对转录调控的解析、对 繁衍中保持了各个物种的独特面目，另一方面又通 RNA 修饰的解析等方方面面的需求和实践。应运 过不断的演变改变着自身性状，同时又影响着与之 而生的是自动化测序、高通量测序、RNA 测序、 相关的物种，这一规律在生命科学领域被归纳为“中 甲基化测序等等技术变革甚至革命。其中最显著的 心法则”。笼统而言，几乎全部的生命现象均来源 就是测序设备通量的飞速发展，至今为止每天每台 A T C G ( RNA 能够产生的测序数量已经从最初的几千个碱基 于 、 、 、 这四种碱基的排列顺序 在 U DNA T) (1985 ) 50 60Gb(1G=109) 5 序列中， 取代了 序列中的 及其变化，并 年 达到了 ~ ，特别是近 年 IT 且，这种排列并非无序的随机组合，而是具有相当 的进展，几乎可以用 行业的摩尔定律来进行描述。 丰富的信息含量、生命内涵和变化规律性。所以， 可以说，目前对于最基本的DNA 和RNA 测序，除 DNA 和RNA 序列被称之为生命密码是完全合情合 了价格因素外，基本可以满足科学研究的需要了。 理的，有效而准确地获取这些密码，成为生命科学 既然说需求已经可以满足了，为什么还要发展 研究的基本信息获得手段和赖以发展的根本基础。 测序技术呢？ 1　DNA序列是如何测定的？ 2　能够测什么，还需要测什么？ 1975 年英国生化学家Frederick Sanger 发明了 经过几十年来的研究和积淀，人们对生命信息 末端终止法DNA 测序技术，打开了我们解读生命 的理解从最初认识到的DNA 和RNA ，不断地进行 80 天书的大门，人们第一次真正看到了生命的最基本 丰富。20 世纪 年代启动人类基因组计划之际， 信息是什么样子，所谓的基因到底包含了哪些内容。 人们还在认为拿到人类的全部基因组序列就可以解 随着了解的信息逐渐积累，量变产生了质变，我们 读这部天书，但实际上这仅仅是一个开始，在这个 得到了一些规律，而随之而来的却是更多的问题和 当时比肩于阿波罗登月计划的项目进行中，我们就 困惑，研究工作愈加深入，我们就会发现自己的了 发现生命的信息远远超出当时的认知范围。占基因 解愈加贫乏。这就像战争催生技术革命一样，需求 1% 组多达 的多态性位点、基因组中的非编码序列、