Биологи научились точно подсчитывать количество молекул ДНК и РНК

Шведские и финские биологи разработали методику, позволяющую пометить любую молекулу РНК или ДНК и определить их общее количество, не пересчитывая все молекулы в растворе, что значительно увеличит точность всех современных технологий чтения и копирования переносчиков генетической информации.

Юсси Тайпале из Каролинского университета в Стокгольме совместно с коллегами опубликовали "рецепт" этой технологии и итоги ее первой проверки на практике в статье в журнале Nature Methods.

Тайпале и его коллеги создали несколько типов уникальных идентификаторов молекулы, при помощи которых можно определить происхождение молекулы и ее копий.

Одной из таких "бирок" выступал случайно составленный фрагмент ДНК, которые ученые присоединяли к обрывкам анализируемой цепочки. Второй вид идентификатора содержится в самой молекуле - ученые просто разбивают ее на короткие цепочки нуклеотидов, строительных "кирпичиков" ДНК, и считывают произвольный участок в каждом сегменте.

Ученые проверили свою методику следующим образом. Они смешали равное количество геномной ДНК мальчика, страдающего синдромом Дауна, и его матери и разбили смесь ДНК на части химическим путем. Биологи выделили образец, в котором содержался неполный набор фрагментов из каждого генома, и попытались восстановить кариотипы - набор признаков всего набора хромосом матери и ее ребенка при помощи компьютера.

В статье отмечается, что классический метод подсчета фрагментов ДНК не показал того, что половина из них была получена от мальчика с тремя 21 хромосомами - основным признаком синдрома Дауна.

С другой стороны, уникальные идентификаторы в обрывках ДНК дали правильные результаты - повышенное количество копий 21 хромосомы и небольшая концентрация женской Х-хромосомы, которая есть у всех мужчин только в одном экземпляре. Ученые отмечают, что точность подсчета молекул ДНК растет с увеличением глубины секвенирования и количества фрагментов в анализируемом образце.

Затем биологи сравнили методы мечения. Лучшими были признаны короткие метки на концах фрагментов ДНК, поскольку такой вариант "бирок" можно применять не только для анализа этих молекул, но и для подсчета РНК за один эксперимент.

При помощи этого метода ученые подсчитали число разных фрагментов информационной РНК, выделенной из клетки мушки-дрозофилы.

Биологи использовали оригинальную молекулу РНК для сборки ее копии в виде ДНК, разбили "слепок" на фрагменты и присоединили к ним участки-метки из 10-ти случайно выбранных нуклеотидов. После этого они 25 раз размножили полученные обрывки ДНК и подсчитали количество фрагментов при помощи собственной и основной существующей методики.

Классический способ оказался довольно неточным: у 8% генов число обрывков не соответствовало их реальному количеству после деления оригинальной молекулы на фрагменты. Уникальные же идентификаторы гораздо лучше справились с этой задачей - общая точность прочтения составила 99%.

Исследователи полагают, что совместимость с большинством современных технологий секвенирования ДНК позволит безболезненно добавить такие метки в арсенал современной молекулярной биологии. Кроме того, методика применима для подсчета и наблюдения за другими типами биологических молекул - белков, частиц вирусов.