The proliferation of large-scale DNA-sequencing projects in recent years has driven a search for alternative methods to reduce time and cost. Here we describe a scalable, highly parallel sequencing system with raw throughput significantly greater than that of state-of-the-art capillary electrophoresis instruments. The apparatus uses a novel fibre-optic slide of individual wells and is able to sequence 25 million bases, at 99% or better accuracy, in one four-hour run. To achieve an approximately 100-fold increase in throughput over current Sanger sequencing technology, we have developed an emulsion method for DNA amplification and an instrument for sequencing by synthesis using a pyrosequencing protocol optimized for solid support and picolitre-scale volumes. Here we show the utility, throughput, accuracy and robustness of this system by shotgun sequencing and de novo assembly of the Mycoplasma genitalium genome with 96% coverage at 99.96% accuracy in one run of the machine. The race is on for a big prize: the job of providing the world's DNA sequencing laboratories with the successor to the 'Sanger-based' technology that gave us the first wave of genome sequences. One technology in the frame is that produced by 454 Life Sciences Corporation of Branford, Connecticut. Today's technology reads 67,000 base pairs per hour; this new approach is 100 times faster, reading 6 million base pairs per hour. The improved performance results from using picolitre-sized chemical reactors, enhanced light-emitting sequencing chemistries and complex informatics. Further miniaturization of the system is planned. Such leaps in technology may one day make it possible to analyse an individual's genome before designing therapy: the ultimate in personalized medicine.

Drosophila melanogaster is a proven model system for many aspects of human biology. Here we present a two-hybrid-based protein-interaction map of the fly proteome. A total of 10,623 predicted transcripts were isolated and screened against standard and normalized complementary DNA libraries to produce a draft map of 7048 proteins and 20,405 interactions. A computational method of rating two-hybrid interaction confidence was developed to refine this draft map to a higher confidence map of 4679 proteins and 4780 interactions. Statistical modeling of the network showed two levels of organization: a short-range organization, presumably corresponding to multiprotein complexes, and a more global organization, presumably corresponding to intercomplex connections. The network recapitulated known pathways, extended pathways, and uncovered previously unknown pathway components. This map serves as a starting point for a systems biology modeling of multicellular organisms, including humans.

Structural variation of the genome involves kilobase- to megabase-sized deletions, duplications, insertions, inversions, and complex combinations of rearrangements. We introduce high-throughput and massive paired-end mapping (PEM), a large-scale genome-sequencing method to identify structural variants (SVs) approximately 3 kilobases (kb) or larger that combines the rescue and capture of paired ends of 3-kb fragments, massive 454 sequencing, and a computational approach to map DNA reads onto a reference genome. PEM was used to map SVs in an African and in a putatively European individual and identified shared and divergent SVs relative to the reference genome. Overall, we fine-mapped more than 1000 SVs and documented that the number of SVs among humans is much larger than initially hypothesized; many of the SVs potentially affect gene function. The breakpoint junction sequences of more than 200 SVs were determined with a novel pooling strategy and computational analysis. Our analysis provided insights into the mechanisms of SV formation in humans.