O sequenciamento Shotgun é um método de sequenciamento de DNA pelo qual um longo trecho de DNA é fisicamente quebrado em pequenos fragmentos (aproximadamente 2,000 pares de bases) que são clonados, sequenciados e montados por meio de análise de computador. Ele foi desenvolvido e tornou-se famoso por Craig Venter da Celera Corporation. Venter desenvolveu a técnica em 1996 enquanto trabalhava no Institute for Genome Research.
Venter fundou a Celera em 1998 com a missão de sequenciar o genoma humano em três anos. Esse objetivo competia diretamente com o Projeto Genoma Humano, já em operação, um consórcio de universidades que trabalham juntas para sequenciar o genoma humano usando uma estratégia mais antiga chamada sequenciamento baseado em mapa ou BAC-to-BAC. Este método envolveu primeiro quebrar o genoma em 150,000 partes de pares de bases chamadas BACs, montar os BACs em ordem e, em seguida, sequenciar cada BAC em detalhes.
O sequenciamento shotgun do genoma inteiro ignora a criação e o mapeamento de BACs e começa diretamente com o sequenciamento de DNA. O processo começa com a aquisição de uma amostra de DNA de alto peso molecular do organismo de interesse e a quebra física em pequenos pedaços, passando por uma seringa de calibre estreito ou sonicando, uma forma de quebrar a amostra usando ondas sonoras. O cisalhamento é um processo aleatório, então as sequências dos fragmentos terão alguma sobreposição entre eles. O cisalhamento não cria especificamente os fragmentos de 2,000 pares de bases necessários para o sequenciamento, em vez disso, os fragmentos do tamanho desejado devem ser purificados da mistura.
A próxima etapa é juntar os fragmentos de DNA com o DNA transportador, chamado de vetor. Esse processo é conhecido como clonagem e cria uma biblioteca de sequenciamento a partir da qual será criada a sequência de um genoma inteiro. A sequência de cada clone na biblioteca é determinada e a análise por computador é usada para encontrar sequências sobrepostas ou contínuas em cada fragmento. A montagem das sobreposições cria um contig, que é um longo trecho contínuo da sequência de DNA.
A clonagem de espingarda normalmente resultará em alguns intervalos entre os contigs porque algumas sequências estão faltando na biblioteca por acaso. As lacunas podem ser preenchidas criando uma nova biblioteca ou usando sequências conhecidas para se estender para fora do contig. Como o sequenciamento shotgun sequencia fragmentos de DNA aleatoriamente, muitos fragmentos são sequenciados mais de uma vez, criando maior certeza de que a sequência está correta do que se cada fragmento tivesse sido sequenciado apenas uma ou duas vezes.
O genoma humano foi sequenciado pelo Projeto Genoma Humano usando sequenciamento baseado em mapa e pela Celera usando sequenciamento shotgun. O sequenciamento Shotgun é agora o método preferido para outros tipos de sequenciamento de genoma. Os genomas completos de muitos organismos, como a planta Arabidopsis thaliana, o arroz, a vaca, o cachorro, a galinha, o chimpanzé, o rato, o camundongo, o baiacu e muitos microrganismos foram sequenciados dessa forma.