hello,大家在疫情期间都是怎样度过的呢?今天我利用一点时间,我们回顾illimina测序原理,非常值得从事生物学研究生的小白查阅哦~ 我的主要参考资料是如下的两个非常重要的vedio以及推文,链接如下。
学习资源:
vedio:http://www.iqiyi.com/w_19rsd3nydd.html
推文:https://www.jianshu.com/p/e6527ce46b0c?utm_campaign=maleskine&utm_content=note&utm_medium=seo_notes&utm_source=recommendation
开始之前,先来了解几个专有名词:
- index
一般情况下,利用illumina进行测序时,我们会用多个样本进行测序分析。所以,这里就涉及到了index,
对文库中的接头进行标记,每一个样本中含有特定的接头,每个街头中含有特定的序列,这段特定的序列就是index,也成为Barcode,即
-
Flowcell
对flow的说明:
一个flowcell含有8条通道(8*lanes),每一条lane内表面含有化学修饰,其化学修饰主要为两种DNA引物(该两种引物与DNA文库的接头序列互补),lane上面的两种DNA引物是通过共价键连接到flowcell上面的。正因为flowcell上面存在着共价键,当有液体通过flowcell上时,与共价键相连的DNA才不会因液体流动而冲掉。
- DNA library
专有解释:
通过初试的学习,你已经了解到了什么是DNA文库,简单来说DNA文库就是许多的DNA片段,在两头接上了特定的DNA接头形成的DNA混合物。
文库特点:
①其中间部分插入的序列是各种各样的
②其两边的接头序列是已知的且为人工特异性加上
图示构建library的大致过程:
↓
↓
- 桥式PCR
桥式PCR过程:
①首先把文库加入芯片中(flowcell)
注意:因为文库中的两端接头与芯片中的两个引物是互补的,所以此刻会产生互补杂交
②把dNTP和DNA聚合酶加入到反应体系中,dNTP会沿着flowcell中的引物继续合成DNA链
③NaOH溶液加入到反应体系中,此时新合成的DNA链即由于flowcell中共价键作用而固定在flowcell上,那么使得文库接头中的DNA链被洗脱下去
④加入中和液,使得中和NaOH溶液;从而,芯片新合成的DNA会识别flowcell第二种引物
⑤加入dNTP溶液以及DNA聚合酶,继续新合成DNA
⑥加入碱溶液,将芯片上合成的DNA链解开
⑦加入中和液,DNA会和新的引物杂交→加入酶和dNTP,cycle~
↓
测序部分:
在进入到测序环节之前,我们需要构建一个中间序列未知两端的接头序列是已知的DNA文库,然后将DNA文库加入到flowcell中进行桥式PCR扩增。通过桥式PCR的扩增,在flowcell中我们将会得到所有的文库中的未知中间序列且数量很多。完成以上过程后,将进行测序环节:
①首先,将桥式PCR扩增的DNA通过化学反应处理使得将其中一条DNA链上的引物中的特定位置发生断裂
②用NaOH洗芯片,最后留下了在flowcell中连接有共价键的DNA链
③开始测序:
首先,加入非常重要的两个物质:
1、带有荧光标记的dNTP(注意其3'端是被叠氮基堵住的,所以一个cycle只能延长一个碱基)
2、加入聚合酶,聚合酶将会选择哪一种dNTP是与芯片上的DNA链互补的,那么通过聚合酶作用将完成芯片上的DNA碱基与dNTP互补完成。
3、因为dNTP的3'端是叠氮基堵住的,所以当完成一个碱基识别之后就会停留在此处。用水等将其余的无用无互补碱基洗掉。此时,我们用显微镜以及激光作用进行扫描后,根据红黄蓝绿荧光颜色就会发现该部位对应的碱基是什么,倒回去推理就可以发现新合成的DNA链的碱基是什么→推理模板的碱基是什么
4、加入一些化学物质,使得3'端叠氮基堵住的部位与旁边的荧光基团切断,此时3'端羟基宝暴露,再加入新的dNTP以及酶,从而继续读取 ,cycle~
读取index
①加入碱溶液,使其刚刚测序完成的read1分离出去
②加入read2,dNTP,酶进行第二轮的测序
注意:read2是加在index附近的,加入dNTP以及酶之后,继续读取6-8个碱基即可发现index是的序列,从而知晓是哪一个样品。
双端测序(PE)
①合成DNA链
②用化学试剂在模板链上的DNA链的根部进行切割,并将切下的模板DNA链分离出去
③加上read2,read3进行测序,其测序过程和前面介绍的单端测序过程相同。
注意:这里我们进行一个点一个点的测序,那么一般用cluster来形容这个测序点