科普讲堂 | Illumina mRNA测序文库构建过程

转录组测序很多人都做过,但你真的了解转录组测序吗?知其然,更要知其所以然,才能对数据结果理解更深入,今天,小编给大家详细介绍下Illumina转录组测序文库的构建过程,里面肯定有你不知道的知识,赶紧get下吧!

mRNA建库主要分为Poly(A)抓取(mRNA富集)、双链cDNA合成、末端修复/加“A”、接头连接、片段分选、PCR扩增和PCR产物质检七个部分。

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一、Poly(A)抓取

Total RNA除了含有mRNA以外,还含有nc RNA、rRNA和tRNA,因此需要对mRNA进行分离纯化。因为真核生物的mRNA与原核生物的mRNA结构有明显的区分,真核生物的mRNA的3’端具有Poly(A)尾结构,而其他的RNA没有,所以可以用Oligo(dT)磁珠与mRNA的Poly(A)尾特异性结合从而去除其他的RNA,继续回收磁珠,将带有Poly(A)的mRNA从磁珠上洗脱下来,然后用带有镁离子的试剂将mRNA打断。

注意:在建库的时候会对mRNA的完整度有较高的要求,我们所用的Oligo(dT)磁珠只会吸附靠近3’端的Poly(A)尾,如果mRNA发生了降解,那5’端的mRNA就不会被吸附上。

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二、双链cDNA合成

cDNA一链合成:以被片段化的mRNA为模板,dNTPs为底物,在逆转录酶的作用下反转录合成cDNA,RNase H是指核糖核酸酶H,是一种核糖核酸内切酶,可以特异性地水解DNA-RNA杂合链中的RNA。

合成二链:以被片段化的cDNA为模板, dNTPs为底物,在DNA聚合酶的作用下合成双链cDNA。

三、末端修复/加“A”

末端补平:T4 DNA polymerase &DNA polymerase I (Klenow-)
1)促进DNA向 5’→3’ 方向聚合;
2)是3’→5’ 外切核酸酶,有3’→5’ 外切酶活性;
3)无5' →3' 外切核酸酶。

T4 PNK:T4磷酸激酶,应用于DNA或RNA5’末端的磷酸化,以便进行连接反应,失去3’→5’ 外切酶活性。

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四、接头连接

经过末端修饰的PCR片段的末端具有突出的A尾,而接头具有突出的T尾,可以使用T4 DNA连接酶将接头(Adaptor)添加到DNA片段的两边,添加的接头主要是为了后续PCR中作为引物扩增时可以继续添加index。

NEB的接头为特殊的碱基U连接的环状结构,因此连接接头后还需要用USER Enzyme去除碱基U将环状结构切断,形成Y型接头。

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五、片段分选

添加接头后的体系中含有聚合酶、连接酶等各种酶,接头的添加也是过量的,而且也可能会有大片段的存在,所以需要用磁珠进行双筛来去除大片段以及各种杂质,从而获得成功添加接头的文库片段,双筛时要根据不同的文库片段来控制磁珠添加量,若添加了PEG等增强剂,则需要先进行纯化,再继续双筛。

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六、PCR扩增

加了接头的DNA片段,可以使用与接头互补的引物来进行扩增,片段上还需要添加用于区分不同的文库的index(一次上机通常会进行多个文库测序,所以需要index来进行区分)。PCR后需要再次进行磁珠纯化,将产物与杂质分离。

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七、PCR产物质检

  1. 用Qubit DNA HS ASSAY KIT 对PCR产物进行定量;

  2. 进行2100 High SensitivityDNA Chip电泳,判断片段大小是否符合后续测序要求(片段大小一般为400bp左右);

  3. 通过Qubit定量结果和2100 chip检测出的片段大小计算摩尔浓度。

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转自: https://www.jianshu.com/p/ebaf5d5367b8

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