Genomic mapping of single DNA molecules from Saccharomyces cerevisiae (brewer's yeast) by partial denaturation in nanochannels

• Main Author: Welch, Robert
• Other Authors: Walter Reisner (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2012
• Subjects: Biophysics - General
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=110725

Optical mapping of DNA provides large-scale genomic information that could be used to diagnose disease, detect pathogens, and study the re-arrangements between single cells crucial to the development of cancer. A recent optical mapping technique called denaturation mapping has the unique advantage of applying physical principles rather than the action of enzymes to probe genomic structure. Denaturation mapping uses fluorescence microscopy to image the pattern of partial melting along a DNA molecule extended in a channel of cross-section 150nm at the heart of a nanofluidic device. We used denaturation mapping to locate single DNA molecules on the genome of Saccharomyces cerevisiae (12.1Mbp). We compared melting patterns to a computationally predicted melting pattern for the entire genome sequence and performed a statistical analysis to show location results were significant. By imaging 84 DNA molecules we assembled an optical map of the yeast genome with >50% coverage. Our results demonstrate the potential of denaturation mapping as single-molecule probe for long-range structure of a eukaryotic, megabase-pair sized genome. === La cartographie optique de l'ADN fournie de l'information génomique à grande-échelle qui pourrait être utilisée pour diagnostiquer les maladies, détecter les pathogènes, et étudier les réarrangements entre cellules individuelles qui sont cruciaux pour le développement du cancer. Une récente technique de cartographie optique appelée cartographie par dénaturation possède l'avantage unique d'appliquer des principes physique plutôt que l'action d'enzymes pour sonder la structure génomique. La cartographie par dénaturation utilise la microcopie à fluorescence pour imager les motifs créés par la fonte partiel de la molécule d'ADN allongé dans un canal d'un diamètre de 150nm au coeur d'un dispositif nanofluidique. Nous avons utilisé la cartographie par dénaturation pour localiser les molécules d'ADN individuelles dans le génome de Saccharomyces cerevisiae (taille de 12.1 Mbp). Nous avons comparé les motifs de fonte à ceux calculés par ordinateur pour la séquence génomique entière et effectué une analyse statistique pour montrer que les résultats de positionnement étaient significatifs. En imageant 84 molécules d'ADN, nous avons assemblé une carte optique du génome de la levure avec une couverture >50%. Nos résultats démontrent le potentiel de la cartographie par dénaturation comme sonde moléculaire pour des structures à longue portée d'un génome eucaryote ayant plusieurs millions de paires de base.