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illumina测序原理

2022-03-14 20:02 作者:托芙  | 我要投稿

【陈巍学基因】Illumina测序原理


Flowcell 流动池

  • 外观为小型芯片,有8条通道

  • 通道内表面用共价键连接了2种DNA引物,这2种DNA引物与Library的接头序列互补

  • 共价键保护引物在测序时不被液体冲洗掉

Library 文库

  • Library 是在许多个DNA片段的两头接上特定DNA接头形成的混合物接头是人为连接上的,且接头序列已知

  • Library 制作过程:用超声波打断基因组DNA - 用酶补平两头 - 用Klenow酶在3'段加上一个A碱基 - 用连接酶连上接头 - 得到一个Library


桥式PCR

  • 桥式PCR是把Library种到芯片上进行扩增的过程,目的是使后续有足够强度的荧光识别信号

1.首先把Library加到芯片上,Library两端的接头与芯片上的引物互补,因此会产生互补杂交

2.杂交后,加入dNTP和聚合酶,会合成一条全新的DNA链

3.加入NaOH碱溶液,DNA双链被解开

模板链由于无共价键连接会丢失,互补链则被保留

4.加入中性液体,互补链的另一端会与芯片上的引物再次发生互补杂交,形成桥状

5.加入酶和dNTP,聚合酶沿着引物合成出一条新链

6.重复以上操作:①加碱,解链;②加中和液,杂交;③加酶、dNTP。

最终实现DNA链的数量以指数增长

7.后续操作:切除反向链上的一个特定基团,加入碱溶液,解链后反向链则会被冲走,只留下共价键连接的正向链

同时为了防止特异性结合重新形成单链桥,3’段被封锁


测序

1.加入dNTP(带荧光标记,且3’末端被一个叠氮基堵住,导致不能继续延长)与聚合酶,每次合成只延长一个碱基

2.用水冲洗掉多余的反应物,进行显微镜激光扫描

由于四种碱基所带荧光颜色不同,根据发出的荧光即可判断新合成的碱基,进而根据互补原理推出模板上对应位置的碱基

3.加入化学试剂,切掉叠氮基和荧光基团,暴露3‘端,从而使其可以连接下一个碱基

4.重复上述步骤


读取 Index / Barcode 条形码

由于仪器的测序能力一般远大于样本序列量,为避免浪费,常同时测定多个样品。为了区分不同样品的序列,就要事先在样品中加上特定的标记。

这个标记就是Index,它是在Library接头中的一段特定序列,标记了序列的来源。

流程:把read1解链后冲掉 - 加入read2引物 - 开始第二轮测序


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