了解测序
测序目前已经发展到了第三代,但是我个人感觉用的最多的还是二代测序。
一代测序
20世纪70年代,Frederic Sanger 发明了双脱氧终止反应法,通过加入ddNTP在扩增过程中结合到相应位置,然后利用电泳分开扩增的片段,读出一个一个的碱基,准确路十分高,但是低通量。
二代测序
二代测序,高通量,速度快,但是错误率增加。
主要的平台包括:
1.罗氏454公司的GS FLX sequencer
2.Illumina solexa genome analyzer
3.ABI公司的SOLiD sequencer
流程
第一步
首先是建库,将DNA用超声波打断,然后用酶将末端补平,然后再3‘端加入一个A碱基,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。
第二步
上样至flowcell(流动池中,里面有不同的lane),DNA片段与lane表面的短序列配对,进行桥式PCR扩增
加入碱性液体解聚,冲刷掉未共价结合的DNA模板链,继续扩增
最终形成簇
桥式PCR完成后,通过切割,冲洗形成单链DNA。
第三步
接下来进行测序,加入测序引物以及含叠氮基团及荧光基团的dNTP,这样边合成边测序,加入化学试剂淬灭荧光信号并使dNTP 3’ 叠氮基团变成羟基,继续进行下一步合成直至所有测完。
完成之后进行index1的测序,通过index1的引物来测定,之后再测index2序列。
之后就再进行桥式PCR,只不过这次最后留下来的是Reverse模板链,就相当于反向测序一次,这样就完成了双端测序。
三代测序
三代测序发展方向太多,人们希望提高测序效率、提高测序通量、提高测序准确率、避免PCR扩增和避免荧光检测等等。但准确率同样变低。
三代测序包括:
Pacific BioSciences公司的实时单分子测序(real-time single-molecule)和complete genomics公司的复合探针-锚定连接技术(combinatorial probe-anchor ligation,cPAL),都依靠荧光检测来测序,但他们提高的是测序速度和通量;
Life technologies公司的离子流探测测序设备(Ion torrent)使用离子流场效应半导体感应器(ion-sensitive field effect transistor),依靠边合成边测序的中心概念,检测每次添加碱基时候释放出的离子流,从而避免了传统第二代的荧光检测;
Oxford nanopore公司的纳米孔单分子测序技术,同样也避免了荧光检测和对主体DNA序列的PCR扩增。
三代测序对比如下图(图来自生信星球)
NGS组学
1.基因组学
(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)
2.转录组学
(1)mRNA-Seq
(2)IncRNA-Seq(长链非编码RNA)
(3)sRNA-Seq(主要是miRNA-Seq)
3.蛋白质组学
4.代谢组学
最后是思维导图