مروری کوتاه بر تکنولوژی توالی سازی با بازده بالا برای شناسایی جوامع میکروبی

میکروارگانیسم ها تقریبا در تمام محیط های قابل تصور در بیوسفر سکنی می گزینند و نقش های کامل و خاصی را در اکوسیستم ایفا می کنند و در چرخه بیوشیمیایی عناصر ضروری مانند کربن، اکسیژن، نیتروژن، سولفور، فسفر و فلز های مختلفی نقش دارند. ساختار، عملکرد، تعامل و دینامیک آن ها برای وجود ما ضروری است با این حال، شناسایی، مشخص کردن، اندازه گیری و توصیف صفات اختصاصی آن ها با چندین چالش بزرگ مواجه است. برای رسیدگی به این چالش ها، طی دهه گذشته، تکنولوژی های فراوانی برای تحقیق درباره ی جوامع میکروبی توسعه داده شده اند. توالی سازی امپلیکونی، به ویژه زیرواحد کوچک ژن rRNA (ژن 16S rRNA در باکتری ها و آرکایا یا ژن 18S rRNA در یوکاریوت ها) رویکردی است که به طور گسترده ای برای مطالعه ترکیب، سازمان دهی و الگوهای وابسته به زمان و فضای جوامع میکروبی مورد استفاده قرار گرفته است. اصطلاح S16 به نحوه ته نشینی در هنگام سانتریفیوژ اشاره دارد که نرخ رسوب دهی نامیده می شود و در واحد Svedberg (S) اندازه گیری می شود. در دهه های گذشته، تکثیر ژن 16S rRNA با استفاده از روش هایی مثل Terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) وautomated method of ribosomal intergenic spacer analysis (ARISA) در ترکیب با ساخت کتابخانه کلون و توالی سازی Sanger مورد آنالیز قرار گرفته است. با این حال این روش ها اغلب برای توصیف و مقایسه جوامع میکروبی کافی نبودند. در حال حاضر، تکنولوژی توالی سازی با بازده بالا (HTS) و استفاده از نمایه سازی بارکد اجازه جمع آوری هزاران توالی از تعداد زیادی نمونه را به صورت همزمان می دهد. برای توالی سازی هدفمند ژن 16S rRNA، DNA جامعه از نمونه های محیطی (از جمله نمونه های خاک، رسوبات، آب، بیوراکتورها یا انسان ها) با استفاده از روش های مختلف استخراج و خالص سازی می شود. پس از بدست آوردن DNA با کیفیت بالا، DNA به طور انتخابی با استفاده از پرایمرهایی که ژن 16S rRNA را هدف قرار می دهند با PCR امپلیفای می شود و براساس پروتکل های خاصی که برای پلت فرم توالی ساز انتخابی وجود دارد، پردازش می شود. مرحله بعدی توالی سازی محصولات PCR امپلیفای شده است. پس از اینکه توالی های DNA بدست آمدند با استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیک در یک گروه طبقه بندی می شوند و داده های خام نسل جدید توالی سازی به منظور به حداقل رساندن خطاها پردازش می شوند.

کلیدواژه ها:

آنالیز HTS ، توالی سازی ، جوامع میکروبی ، ژن 16S rRNA