学习小组Day7笔记--彦凯

一、测序过程和原理

Illumina测序是基于可逆终止的、荧光标记dNTP来做边合成、边测序的工作。

Flowcell(流动池)里面做了8条通道,通道的内表面做了专门的化学修饰,即用两种DNA引物通过共价键(不会被冲掉,稳定)将其种在内表面,这两种DNA引物序列与要测序的DNA文库的接头序列相互互补。
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包括以下四个步骤:

1.DNA文库构建

DNA文库是许多DNA片段在两头接上了特定的DNA接头,形成的DNA混合物。有两个特点:1.中间插入序列各种各样2.两头的接头序列是人为插上去的。制作步骤为:超声波将DNA分子打断成300-800bp长序列片段,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),再用连接酶将特定的接头连上去。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。


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2.桥式PCR

桥式PCR是将DNA文库种到流动池上进行扩增的过程。文库中两头的DNA序列和芯片上引物是互补的,产生互补杂交。杂交后加入dNTP和聚合酶,合成新的DNA链。加入NaOH解链,与芯片共价连接的链被保留。再加入中性液体中和碱液,环境变成中性,这时DNA链上另外一段与芯片上第二段引物发生互补杂交。加入dNTP和聚合酶,聚合酶沿着第二条引物合成出一条新的链。再加碱,再中和,再加酶,再加dNTP,DNA链的数量就会以指数方式增长。
桥式PCR完成后,就要把合成的双链变成可以测序的单链。即通过某一特定的碱性物质将一个引物上特定的基团切断,再用碱溶液清洗芯片。再加入中性溶液,加入测序引物,开始测序。


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3.测序

测序时主要加入两种物质,一个是带有荧光标记、3‘末端被叠氮基堵住的dNTP,另一个是聚合酶。因为dNTP 3‘末端被叠氮基堵住,所以一个循环只能延长一个碱基。然后用水把多余的dNTP和酶冲掉,放到显微镜下进行激光扫描,根据发出来的荧光判断是哪种碱基(红黄蓝绿),然后再推出模板上的碱基是哪个。这个循环完成后,加入化学试剂,将叠氮基团和荧光基团切掉,3‘端的羟基暴漏出来。接下来加入新的dNTP和新的酶,又延长一个碱基,再冲掉,再扫描,再读出来。
读index。在文库的接头上做标记。每一个样本中含有一个特定的接头,每个接头里含有一段特定的序列,称为index。读index序列前,先用碱把测完的read1序列解链掉,然后加入中性链,加入read2的测序引物,进行第二轮测序。就可以知道该DNA来自于哪个样本。


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双端测序,一根DNA链从正向和反向各读一遍。先合成互补链,用化学试剂,在根上将原来的模板连切掉,剩下互补链。进行read3的测序。

4.数据产出

二、测序类型

第一代DNA测序技术-双脱氧链终止法。

第二代DNA测序技术-NGS循环阵列合成测序法,。读长短,pcr技术增加了测序的错误率

第三代DNA测序技术-纳米孔单分子测序技术,超长读长,错误率高。

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