第二代DNA测序技术

• （3）测序：加入测序试剂，在合成连结合一个碱基后，洗脱掉 游离的dNTP，然后在检测荧光信号后加入化学试剂淬灭荧光信 号并去除dNTP 3’-OH保护基团，以此为一个循环，重复这个循 环即可测出该片段序列。
• Solid测序技术是第二代基因分析技术中准确度最高的。 • 测序原理：基于连接酶法，即利用DNA连接酶在连接过程之中测 序。
磁珠乳化PCR（磁珠直 径约28um）
焦磷酸测序法
SoΒιβλιοθήκη Baiduid技术
桥式PCR 磁珠乳化PCR（磁珠直 径约1um）
连接法测序
可逆终止物测序（类似 Sanger测序法） 100-150bp
400-600bp
50-75bp
谢谢倾听！
（1）第一次连接引物n-1比第一轮错开一位，所以此次得到0，1位碱基对的颜 色信息 （2）化学处理后，第二次连接反应得到的是5，6位碱基对的颜色信息，第三 次是10，11位碱基对的颜色信息…… •这样经过5轮测序后，可得到由颜色编码组成的SOLiD原始序列，只要知道所 测DNA序列中任何一个位置的碱基类型，就可以将SOLiD原始颜色序列“解 码”成碱基序列
• Illumina公司的Solexa和Hiseq应该说是目前全球使用量最大的第二代测序机器 • 测序原理：类似Sanger测序法，dNTP的3’-OH被化学方法所保护，并带有碱 基特异荧光标记，因而每次只能添加一个dNTP，放出一个荧光信号。
Illumina测序流程
• （1）DNA文库制备：把待测的DNA样本打断成小片段，两端添加 上不同的接头，构建出单链DNA文库 • （2）体外DNA扩增：Illumina测序系统采用的是桥式PCR扩增
焦磷酸测序法原理及步骤
• 第一步：向反应体系中加入1种dNTP，如果它刚好能和DNA模板的下一个碱 基配对，则会在DNA 聚合酶的作用下，发生以下反应 • 第二步：上一步中生成的PP i和APS在硫酸化酶的催化下生成ATP，ATP可使荧 光素酶催化荧光素向氧化荧光素转化，同时产生可见光， 光信号强弱与ATP含量成正比， 又n（ATP）=n（PP i）=n（加入的dNTP），因此可根据光 信号强弱推知加入的dNTP的个数 •第三步：反应体系中剩余的dNTP和残留的少量ATP在 双磷酸酶的作用下降解 •第四步：加入另一种dNTP,使第2-4步反应重复进行，根据获得的峰值图即可 读取准确的DNA序列信息
第二代DNA测序技术
神经生物学 张朝政
第二代DNA测序技术简介
• 第二代DNA测序技术包括：Roche公司的454技术、illumina公司的 Solexa，Hiseq技术和ABI公司的Solid技术
• 核心思想：边合成边测序
• 特点：读长短、通量高，成本低、测序快
• Roche 454测序系统是第一个商业化运营二代测序技术的平台 测序原理：焦磷酸测序法—4种酶催化的同一反应体系中的酶级联 化学发光反应 • 焦磷酸测序法反应体系：1个特异性的测序引物和单链DNA模板， 4种酶混合物（DNA聚合酶、硫酸化酶、荧光素酶、双磷酸酶）和 底物混合物（包括APS和荧光素）。
Solid技术测序流程
• （1）DNA文库构建：片段打断，并在片段两端加上测序接头，连 接载体，构建单链DNA文库。 • （2）体外扩增：乳化PCR，磁珠直径约1um，在扩增的同时对扩 增产物的3’端进行修饰（为后面测序做准备） • （3）磁珠富集转至测序玻片 • （4）连接法测序
454技术
体外PCR扩增方法 测序原理 读长差异
连接法测序原理
• 合成新链所用酶：DNA连接酶 • 底物：8碱基单链荧光探针混合物—3’-XXnnnzzz-5’，根据XX 的不同在探针的5’末端分别标记了4种颜色的荧光染料 当荧光探针能够与DNA模板链配对而连接上时，就会 发出代表第1，2位碱基的荧光信号
连接法测序步骤
（1） 第一次连接反应由连接引物“n”介导，掺入一种8碱基荧光探针后 SOLiD测序仪记录下探针第1、2位编码区颜色信息 （2）化学处理除去6~8位碱基及5’末端荧光基团，暴露探针第5位碱基5’ 磷酸，为下一次连接反应作准备 （3）第二次连接反应得到模板上第6、7位碱基序列的颜色信息，而第三次 连接反应得到的是第11、12位碱基序列的颜色信息…… （4）测到末尾后，将新合成的链变性，洗脱。引物重置，开始第二轮的测 序
454测序流程
• （1）DNA文库制备：将待测DNA打断成300-800bp长的小片段， 末端修复后在片段两端加上不同的接头，变性处理回收单链DNA。
• （2）体外DNA扩增：454系统采用的是乳化PCR的方法进行扩增。
• （3）富集固定：将含有DNA片段的磁珠富集起来，并将这些磁珠 置于一种PTP平板中的特制小孔中，每个孔只能容纳一个磁珠。 • （4）测序：采用焦磷酸测序法，每个含有磁珠的小孔都可以测 出其中一个片段的序列。