Hagelgevärssekvensering är en metod för DNA-sekvensering där en lång sträcka av DNA fysiskt bryts upp i små (ungefär 2,000 1996 baspar) fragment som klonas, sekvenseras och sätts ihop med hjälp av datoranalys. Den utvecklades och gjordes känd av Craig Venter från Celera Corporation. Venter utvecklade tekniken XNUMX medan han arbetade på Institutet för genomforskning.
Venter grundade Celera 1998 med uppdraget att sekvensera det mänskliga genomet inom tre år. Detta mål stod i direkt konkurrens med det redan verksamma Human Genome Project, ett konsortium av universitet som arbetar tillsammans för att sekvensera det mänskliga genomet med hjälp av en äldre strategi som kallas kartbaserad eller BAC-till-BAC-sekvensering. Denna metod innebar att först bryta genomet i 150,000 XNUMX basparbitar som kallas BAC, sätta ihop BAC i ordning och sedan sekvensera varje BAC i detalj.
Helgenomets hagelgevärssekvensering kringgår skapandet och kartläggningen av BAC och börjar direkt med DNA-sekvensering. Processen börjar med att ta ett prov av högmolekylärt DNA från organismen av intresse och fysiskt bryta det i små bitar genom att passera det genom en smalspray eller sonikera det, ett sätt att bryta provet med hjälp av ljudvågor. Skjuvning är en slumpmässig process, så sekvenserna av fragmenten kommer att ha en viss överlappning mellan dem. Skjuvning skapar inte specifikt de 2,000 XNUMX basparfragment som behövs för sekvensering, snarare måste fragment av önskad storlek renas från blandningen.
Nästa steg är att sammanfoga DNA-fragmenten med bärar-DNA som kallas en vektor. Denna process är känd som kloning, och den skapar ett sekvenseringsbibliotek från vilket sekvensen av ett helt genom kommer att skapas. Sekvensen för varje klon i biblioteket bestäms och datoranalys används för att hitta överlappande eller kontinuerliga sekvenser i varje fragment. Att montera överlappningarna skapar en ”kontig”, som är en lång kontinuerlig sträcka av DNA-sekvens.
Kloning av hagelgevär kommer vanligtvis att resultera i vissa luckor mellan contigs eftersom vissa sekvenser saknas i biblioteket av en slump. Luckor kan fyllas genom att skapa ett nytt bibliotek eller genom att använda kända sekvenser för att sträcka sig utåt från kontigen. Eftersom hagelgevärssekvensering sekvenserar DNA-fragment slumpmässigt, sekvenseras många fragment mer än en gång, vilket skapar större säkerhet om att sekvensen är korrekt än om varje fragment bara hade sekvenserats en eller två gånger.
Det mänskliga genomet sekvenserades både av Human Genome Project med hjälp av kartbaserad sekvensering och av Celera med användning av hagelgevärssekvensering. Hagelgevärssekvensering är nu den föredragna metoden för andra typer av genomsekvensering. De fullständiga genomen från många organismer, såsom växten Arabidopsis thaliana, ris, kon, hund, kyckling, schimpans, råtta, mus, blåsfisk och många mikroorganismer har sekvenserats på detta sätt.