توالی اسید نوکلئیک
همترازی توالی روشی است که در آن شباهت دو دنباله دی‌ان‌ای، آران‌ای یا پروتئین را که به دلیل شباهت ساختاری، عملکردی یا ارتباط تکاملی می‌تواند باشد، اندازه‌گیری می‌شود. هنگامی که توالی دو رشته که منشأ یکسانی داشته‌اند را بررسی می‌کنیم، عدم تطابق در یک مکان از هر دو رشته نشان یک جهش را در آن نقطه در طول روند تکامل نشان می‌دهد. این جهش‌ها در طول زمان در صورتی در جمعیت باقی خواهند ماند که عملکردهای اساسی و حیاتی موجود زنده را تحت تأثیر قرار ندهند؛ بنابراین، مکان‌هایی از یک توالی که در آن تعداد کمتری جهش تشخیص داده می‌شود به احتمال بالایی مربوط به عملکردهای اساسی و حیاتی موجود زنده هستند.
توالی یابی نسل سوم
توالی یابی نسل سوم(که توالی یابی طویل-خوانش نیز نامیده می‌شود) یک کلاس از روش‌های توالی یابی DNA می‌باشد که اخیراً تحت توسعه فعال قرار گرفته‌است.[۱] توالی یابی نسل سوم با خوانش توالی‌های نوکلئوتیدی در سطح یک مولکول عمل می‌کند، بر خلاف روش‌های موجود که نیازمند شکستن رشته‌های طویل DNA به قطعات کوچک و سپس ایجاد توالی‌های نوکلئوتیدی بوسیله تکثیر و سنتز هستند. [۲] چالش‌های جدی در مهندسی ابزارهای مولکولی لازم برای توالی یابی کل ژنوم وجود دارد تا این فناوری از نظر تجاری در دسترس باشد. توالی یابی نسل دوم (توالی یابی کوتاه-خوانش)، که اغلب به عنوان توالی یابی نسل بعدی (NGS) خوانده می‌شود، از زمان توسعه تاکنون بر فضای توالی یلبی DNA مسلط شده‌است. این روش به طرز چشمگیری هزینه توالی یابی DNA را با یک رویکرد موازی گسترده که قادر به تولید تعداد زیادی خوانش با پوشش وسیع از کل ژنوم است، کاهش داده‌است. [۳] از آنجا که ژنوم یوکاریوتی حاوی توالی‌های تکراری (DNA) است، محدودیت عمده این کلاس از روش‌های توالی یابی طول خوانش‌های تولید شده‌است. به‌طور خلاصه، توالی یابی نسل دوم با تکثیر مولکول DNA و سپس انجام توالی یابی بواسطه سنتز انجام می‌شود. سیگنال فلورسنت جمعی ناشی از سنتز تعداد زیادی از رشته‌های DNA یکسان تکثیر شده، اجازه استنباط هویت نوکلئوتیدی را می‌دهد. با این حال، به دلیل خطاهای تصادفی ، سنتز DNA بین رشته‌های DNA تکثیر شده به‌طور پیشرونده ای همزمان نمی‌باشند. به سرعت، با افزایش طول خوانش، کیفیت سیگنال بدتر می‌شود. به منظور حفظ کیفیت خوانش، مولکول‌های طویل DNA باید به قطعات کوچک تقسیم شوند که این امر به محدودیت اساسی فناوری‌های توالی یابی نسل دوم منجر می‌شود. [۳] تلاش‌های محاسباتی با هدف غلبه بر این چالش اغلب به برآورد تقریبی تکیه دارد که ممکن است به مونتاژ دقیق توالی‌ها منجر نشود. با قابلیت توالی یابی مستقیم مولکول‌های DNA منفرد، فناوری‌های توالی یابی نسل سوم این توانایی را دارند که خوانش‌هایی به مراتب طویل تر از توالی یابی نسل دوم داشته باشند. [۱] چنین مزیتی هم برای علم ژنوم و هم به‌طور کلی در مورد زیست‌شناسی پیامدهای اساسی دارد. با این حال، داده‌های توالی یابی نسل سوم میزان خطای بسیار بالاتری نسبت به فناوری‌های قبلی دارند، که می‌تواند مونتاژ ژنوم پایین دست و تجزیه و تحلیل داده‌های حاصل را پیچیده کند. [۴] این فناوری‌ها به‌طور فعال در حال توسعه هستند و انتظار می‌رود میزان خطاهای آن‌ها کاهش یابد. برای برنامه‌های کاربردی که تحمل بیشتری نسبت به نرخ خطا دارند، مانند فراخوانی واریانت ساختاری، توالی یابی نسل سوم از روش‌های موجود بهتر عمل می‌کند[نیاز به استناد].