測序過程和原理
一代測序(Sanger測序)
- 原理:由于ddNTP的2’和3’都不含羥基影斑,其在DNA的合成過程中不能形成磷酸二酯鍵惧磺,因此可以用來中斷DNA合成反應(yīng)邑遏。在4個(gè)DNA合成反應(yīng)體系中分別加入一定比例帶有放射性同位素標(biāo)記的ddNTP括眠,得到片段大小不一致的DNA混合物绘盟,然后通過凝膠電泳分離和放射自顯影后識(shí)別確定待測分子的DNA序列刨沦。
- 特點(diǎn):讀長長(1000 bp)诗宣,準(zhǔn)確性高(99.999%),通量低想诅。
二代測序(NGS測序)
- 原理:邊合成邊測序(Sequencing by Synthesis召庞,SBS)
在Sanger等測序方法的基礎(chǔ)上,通過技術(shù)創(chuàng)新侧蘸,用不同顏色的熒光標(biāo)記四種不同的dNTP裁眯,當(dāng)DNA聚合酶合成互補(bǔ)鏈時(shí),每添加一種dNTP就會(huì)釋放出不同的熒光讳癌,根據(jù)捕捉的熒光信號(hào)并經(jīng)過特定的計(jì)算機(jī)軟件處理穿稳,從而獲得待測DNA的序列信息。
- 特點(diǎn):通量高晌坤、時(shí)間短逢艘、讀長短。
- 平臺(tái)介紹
Roche公司的454技術(shù)骤菠、
Illumina公司的Solexa技術(shù)
Life technologies(ABI)公司的SOLiD技術(shù)(Ion Torrent和Ion Proton) - 流程
- DNA文庫構(gòu)建
將基因組DNA隨機(jī)片段化它改,然后通過末端修復(fù)、磷酸化商乎、加A等步驟修補(bǔ)成平末端央拖,最后加上特定的接頭(Adaptor),構(gòu)建成DNA文庫。 - 簇的生成——橋式PCR
Flowcel上面連有兩種接頭(P5鲜戒、P7)专控,當(dāng)DNA經(jīng)變性后流經(jīng)Flowcell時(shí),利用Flowcell上的接頭與DNA兩端的接頭相互匹配遏餐。DNA進(jìn)行橋式PCR擴(kuò)增伦腐,從而將堿基信號(hào)放大。通過橋式PCR不斷循環(huán)獲得上百萬條成簇分布的雙鏈待測片段失都。 - 測序
- 數(shù)據(jù)產(chǎn)出
三代測序
- 原理:
- SMRT技術(shù):
也采用邊合成邊測序方法柏蘑,以SMRT芯片為測序載體,芯片上眾多小孔中的DNA聚合酶和模板結(jié)合粹庞,4色熒光標(biāo)記4種堿基(dATP,dTTP,dCTP,dGTP)咳焚,在堿基配對(duì)階段,加入不同堿基會(huì)發(fā)出不同的光信粮,根據(jù)光的波長與峰值可判斷進(jìn)入的堿基類型黔攒。另外,若堿基存在修飾强缘,則通過聚合酶的速度會(huì)減慢督惰,因此可以通過檢測相鄰兩個(gè)堿基之間的測序時(shí)間、兩峰之間的距離來檢測甲基化等堿基修飾情況旅掂。SMRT測序速度快(每秒約數(shù)個(gè)dNTP)赏胚,但是,測序錯(cuò)誤率也較高(達(dá)到15%商虐,可通過多次測序進(jìn)行有效的糾錯(cuò))觉阅。- 納米孔單分子測序技術(shù):
該技術(shù)的原理是當(dāng)在膜兩側(cè)施加電壓,分子馬達(dá)驅(qū)動(dòng)DNA分子通過納米孔秘车,導(dǎo)致電荷發(fā)生變化典勇,每種堿基引起的電流變化是不同的,通過檢測這些電流進(jìn)而轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的堿基序列叮趴。
特點(diǎn):無需PCR擴(kuò)增割笙,讀長長,無視GC含量的影響眯亦。
平臺(tái)
PacBio 實(shí)時(shí)單分子測序
Complete Genomics公司的復(fù)合探針-錨定連接技術(shù)
Oxford Nanopore 納米孔單分子通道技術(shù)
Ion Torrent電子流檢測技術(shù)注:以上內(nèi)容均摘自微信公眾號(hào) “生信星球”
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