测序过程和原理
利用了双脱氧核苷酸 ddNTP去摸索DNA分子:
引物、DNA聚合酶、四种dNTP、一定比例的ddNTP(带有放射性标记)
看结果:利用凝胶电泳和放射自显影只能看到带有荧光标记的ddNTP,他们的排列顺序先利用电泳条带前后关系确定下,再用A-T, T-A, C-G, G-C关系反转一下, 知道我们的测序序列
一代测序(Sanger测序)
主要特点就是测序读长可达1000bp,准确性高,目前一代测序在验证序列(就是平时送公司测序返回来自己blast的那些)以及验证基因组组装完整性方面都是金标准。
二代测序
边合成变测序(sequence by synthesis, SBS)
(1) 建DNA文库
(超声波将DNA分子打断成300-800bp长序列片段(人类基因组打成300-500bp),用酶补平为平末端,然后3‘端加一个A碱基(因为接头的3‘端有一个突出的T),再在两端加上互补配对的adapter,再通过PCR扩增达到一定浓度,构成单链DNA文库。【接头设计很巧妙有两个作用1. 实现桥式扩增,高效;2. 可以实现双端测序
(2)上样
lane上随机分布两种接头,p5‘(与P5互补),P7(与P7'互补);待测序列自带了p5接头和p7接头;
序列只能一开始是利用p5接头互补
(3) 桥式PCR
扩增模版:flowcell表面固定的序列 --> 模版链;序列补成双链---测序的是模版链p5 - p7,开始它与lane接头配对产生了互补链,后来强碱试剂作用下两条互补链被分开,由于模版链没有附着在lane上,模版链被冲走,但是互补链依然稳稳固定在lane上。接下来就要对互补链p5‘- p7‘ 进行操作
去杂:加入NaOH强碱性溶液使双链DNA变性,互补链由于和lane上短序列强力连接固定住了;模板链失去了双链氢键连接,好似悬空,它会被洗脱
桥式形成: 加入缓冲溶液,互补链的p7‘和lane上的p7互补(但还是一个lane中的)就像下图这样(摘自illumina官网)目的是快速扩增lane p7接头连接的链,也就是下图中的Forward Strand,它和我们的模版链是一致的。我们后来测序只用这一半
(4) 桥式PCR: PCR弯成桥状,一轮桥式扩增一倍
循环: 大约35个循环后,最终每个DNA片段都将在各自的位置上集中成束,称为cluster,这是一群完全相同的序列。目的在于实现放大单一碱基的信号强度,满足后期测序需求
解链: 桥式PCR完成后,形成了很多的桥形的互补双链,再次强碱解链。
这一次不再进行复制,而是利用一种酶--甲酰胺基嘧啶糖苷酶(Fpg)选择性的切掉lane 上p5‘ 连接的链,只留下了与lane p7连接的链即Forward Strand
(5) 测序
一次加一个荧光碱基,用完失效
数据:Gb是测序中的数据量,1 Gigabase= 十亿碱基。
测序类型
* 基因组学(核酸序列分析)
* (1)全基因组测序(WGS)(2)全外显子组测序(WES)(3)简化基因组测序(RRGS) ①RAD-Seq ②GBS ③2bRAD ④ddGBS(也就是ddRAD)作用:(1)基因组作图(遗传图谱、物理图谱、转录本图谱)(2)核苷酸序列分析(3)基因定位(4)基因功能分析其它:以全基因组测序为目标的结构基因组学以基因功能鉴定为目标的功能基因组学
* 转录组学(基因表达分析)
* (1)mRNA-Seq(2)IncRNA-Seq(长链非编码RNA)(3)sRNA-Seq(主要是miRNA-Seq)
* 作用:(1)获得物种或者组织的转录本信息(2)得到转录本上基因的相关信息,如基因结构功能等(3)发现新的基因(4)基因结构优化(5)发现可变剪切(6)发现基因融合(7)基因表达差异分析
* 蛋白质组学
* (1)蛋白质组数据处理、蛋白及其修饰鉴定 (2)构建蛋白质数据库、相关软件的开发和应用 (3)蛋白质结构功能预测 (4)蛋白质连锁图
* 4.代谢组学
* (1)代谢物指纹分析(2)代谢轮廓分析
DNA 测序技术的发展:第三代测序法


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