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    DNA 的甲基化現象 (DNA methylation) 是表觀基因體機制 (epigenetic mechanism) 中的一種,其對於真核生物基因調控而言是非常重要,真核生物基因的 5’ 端,常可見到高密度的雙鹼基 C-G 存在,其被稱為 CpG islands,而其中大約有 2-7%的胞嘧啶 (Cytosine),藉著 DNA 甲基轉移酶 (DNA methyltransferase) 作用下被甲基化。另外,在原核生物中,DNA 甲基轉移酶主要的功用是用作保護自己 DNA的手段,以避免遭受內生的限制酶剪切,而利用限制酶對付外來侵略性的 DNA,而在真核生物中,也有藉由 DNA 甲基化來避免 retrovirus 表現的防禦機制被報導過,但無論如何,最主要的功能還是在於調控基因表現為主。

    研究 DNA methylation 現象的實驗方法有許多種,包括重亞硫酸鹽 (bisulfate) 和非重亞硫酸鹽 (non-bisulfite) 的方法,在樣品處理重亞硫酸鹽的部分,胞嘧啶(Cytosine) 會脫去胺基變成尿嘧啶 (Uracil),但是被甲基化的胞嘧啶不會被改變,經 PCR 放大之後定序,比對原有參考物種序列,可以知道哪些胞嘧啶發生了點突變,沒有突變的胞嘧啶,有可能就是被甲基化的候選,在非使用重亞硫酸鹽的方法中,主要是使用對甲基化敏感的限制酵素來當作工具,隨後搭配AFLP (amplified fragment length polymorphism) 技術來做研究。

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致病性微生物的來源管控及監測對於預防群體感染是相當重要的,傳統上須藉由比較微生物基因體結構上的相似度來找尋感染的源頭,常見的分子檢測方式為PFGE。Optical mapping能在短時間內得到微生物的全基因體限制酶切位圖譜, 因此,在比較不同來源微生物的基因體結構上,能得到比PFGE更精確且詳盡的資訊。目前Optical mapping在管控致病性微生物上,對於找尋醫院內部集體感染抗藥性金黃色葡萄球菌(Methicillin Resistant Staphylococcus aureus, MRSA)的傳播來源及細菌抗藥基因和毒性基因的分析,皆能提供即時且精確的資訊。

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在進行 de novo sequencing 時,假如我們只利用NGS的資料要將全基因體序列組裝起來,通常要非常高的覆蓋率 (coverage) 才可能將基因體組裝起來,但是,如此高的覆蓋率,不但定序費用相當高,而且面對龐大的資料量,組裝所需的硬體需求將是我們所面臨的第一個難題,組裝所需的漫長運算時間,則是另一個難題,此外,組裝錯誤亦無法被查覺。

利用 Optical mapping 可以更有效率地進行 de novo sequencing ,以更低的成本,更快的速度組完全基因體序列。

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一般在做全基因體比較時,通常會先得到全基體的序列,然後再比較基因體之間的差異。

但是,當我們還不知道這些基因體是否存在差異前,貿然進行全基因體定序,倘若結果未能如我們預期,定序所花費大量的人力、物力與金錢無異是種浪費。

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菌株分型(strain typing)是分析菌株差異性常用的方法。

過去常用的方法是 PFGE (Pulsed Field Gel Electrophoresis),但是PFGE的缺點是

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Optical mapping 是利用限制酶去裁切單分子DNA,產生單分子DNA圖譜,然後將許多單分子DNA圖譜組裝起來,以得到全基因體圖譜的一種技術。

其實驗步驟如下:

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