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Illumina测序原理3-图解边合成边测序(Sequencin

Illumina测序原理3-图解边合成边测序(Sequencin

作者: pythonic生物人 | 来源:发表于2020-07-26 20:40 被阅读0次

本文介绍Illumina平台边合成边测序原理、过程,数据拆分。
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NGS测序原理梳理03-边合成边测序

本文将学到什么??

1 测序原理
1)4通道SBS原理
2)2通道SBS原理

2 测序过程
杂交Read 1 引物
正义链测序 
index1测序
去掉成簇时所阻断的3'端
index2测序
桥式扩增反义链
正义链被切除
反义链测序

3 数据分析 

1 测序原理

即边合成边测序(Sequencing by Synthesis,SBS),过程如下图(不同平台dNTP荧光基团有差异,分4通道和2通道,过程类似,3步完成):

  • dNTP连接
  • 扫描照相
  • 叠氮基和标记的荧光基团切除

4通道SBS原理

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在聚合酶的作用下,某一种dNTP会结合到链上,叠氮基的存在使得一次只能连接一种dNTP;这时用水将剩余的dNTP和酶给冲掉,将Flow cell进行扫描,所得荧光对应的碱基即是该位置的碱基;同时在该Flow cell上有成千上万个cluster也在进行同样的反应,一个循环就能同时检测多个样本(这也是高通量的核心所在)。这个循环完成后,加入化学试剂把叠氮基和标记的荧光基团切掉,进行下一个循环(碱基的连接、扫描照相与切除)。如此重复直至所有链的碱基序列被检测出,也就是Read1 序列。
以下简单介绍2通道和4通道边合成边测序差异:

2通道SBS原理

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2 测序过程

杂交Read1 引物

将Read1测序引物,四种dNTP(ATGC)和DNA聚合酶加入流动槽,测序引物与adapter中的互补引物杂交;dNTP特点:

  • 被荧光基团标记,每种碱基标记的荧光基团不一样(具有独特的荧光波长,会发出不同颜色);
  • dNTP 3’末端连了一个叠氮基,这个叠氮基能够阻断后面的碱基与它相连,一次只能连接一个dNTP。
    image

正义链测序

测序

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洗脱测序生成的片段被变性洗脱掉,正义链测序完成 image

index1测序

测序:index1 primer与链上index primer1 结合位点杂交配对,进行index1的合成及检测。

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洗脱:测序生成的index1片段被变性洗脱掉,index1测序完成 image

去掉成簇时所阻断的3'端

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index2测序

测序

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洗脱 image

桥式扩增反义链

扩增:以Flow cell上的P5 互补链为引物,Forward strand为模板进行桥式扩增,得到双链

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双链变性 image
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正义链被切除

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反义链测序

类似正义链测序,至此测序步骤结束 image

3 数据分析

根据index获得每个样本的fastq格式测序数据或者bcl格式(Nextseq500下机数据为bcl格式),步骤如下: image
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参考资料

https://www.bilibili.com/video/BV15s411t7SJ
https://www.bilibili.com/video/BV1ht411q7Whhttps://www.illumina.com.cn/


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Illumina测序原理1-文库构建(Library Preparation)
Illumina测序原理2-簇生成(Cluster Generation)
Illumina测序原理3-图解边合成边测序(Sequencing by Synthesis)


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