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[分子生物]

【蛋白研究系列专题】-15丨蛋白上游研究之Sanger测序原理与方法

梦见宾 发表于 2017-4-25 14:58  
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在分子生物学研究中,DNA的序列分析是进一步研究和改造目的基因的基础。目前用于DNA测序的技术主要有Frederick Sanger发明的Sanger双脱氧链终止法(Chain Termination Method)。快速DNA测序方法的出现极大地推动了生物学和医学的研究和发现。
测序原理
利用一种DNA聚合酶来延伸结合在待定序列模板上的引物,直到掺入一种链终止核苷酸为止。每一次序列测定由一套四个单独的反应构成,每个反应含有所有四种脱氧核苷酸三磷酸(dNTP),并混入限量的一种不同的双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)。由于ddNTP缺乏延伸所需要的3-OH基团,使延长的寡聚核苷酸选择性地在G、A、T或C处终止。终止点由反应中相应的双脱氧而定。每一种dNTPs和ddNTPs的相对浓度可以调整,使反应得到一组长几百至几千碱基的链终止产物。它们具有共同的起始点,终止点由反应中相应的双脱氧而定。

测序方法
基因分析仪(即DNA测序仪),采用毛细管电泳技术取代传统的聚丙烯酰胺平板电泳,应用四色荧光染料标记的ddNTP(标记终止物法),因此通过单引物PCR测序反应,生成的PCR产物则是相差1个碱基的3'末端为4种不同荧光染料的单链DNA混合物,使得四种荧光染料的测序PCR产物可在一根毛细管内电泳,从而避免了泳道间迁移率差异的影响,大大提高了测序的精确度。
由于分子大小不同,在毛细管电泳中的迁移率也不同,当其通过毛细管读数窗口段时,激光检测器窗口中的CCD(charge-coupled device)摄影机检测器就可对荧光分子逐个进行检测,激发的荧光经光栅分光,以区分代表不同碱基信息的不同颜色的荧光,并在CCD摄影机上同步成像,分析软件可自动将不同荧光转变为DNA序列,从而达到DNA测序的目的。分析结果能以凝胶电泳图谱、荧光吸收峰图或碱基排列顺序等多种形式输出。
测序设备
DNA测序仪(3730xl DNA Analyzer),性能特点,自动化程度高,提供连续、无需监控的操作,自动灌胶、上样、电泳分离、检测及数据分析,可连续运行24小时无需人工干预。样品分析量大,一束毛细管可同时对96个样品进行全自动分析,一天可完成数百个样品的测序或片段分析工作。
先进的荧光检测系统,采用光栅分光,CCD摄像机成像技术,实现多色荧光同时检测,与传统的滤镜及光电倍增管的检测方式相比,光栅及CCD的优势在于更新荧光化学时无需更换任何硬件设备。从激光光源发出的光线被光学元件分成两股,96根毛细管被一束激光同时从两面照射,有效提高荧光检测灵敏度和均一性。
测序流程

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