焦磷酸测序——独特的定量序列分析技术

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焦磷酸测序技术(Pyrosequencing)是针对序列的检测技术,能够快速精确地对序列变异进行定量。简化的操作步骤、分析的灵活性和理想的输出数据使焦磷酸测序技术为大通量、低成本、直观地进行单核苷酸多态性(SNPs)研究和临床检验提供了非常理想的技术操作平台。

焦磷酸测序原理

步骤1

扩增DNA片段并对焦磷酸模板链进行生物素化。通过变性,分离生物素化的单链PCR扩增子并使其与一条测序引物进行杂交。

步骤2

将杂交引物和单链模板与DNA聚合酶、ATP硫酸化酶、荧光素酶和腺苷三磷酸双磷酸酶,以及底物腺苷-5'-磷酸硫酸酐(APS)和荧光素共孵育。

步骤3

第一个脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)被引入反应。DNA聚合酶催化dNTP,使其在互补模板链的情况下对测序引物进行延伸。每个核苷酸的添加都对应着等摩尔数焦磷酸(PPi)的释放。

步骤4

ATP硫酸化酶在腺苷-5'-磷酸硫酸酐(APS)存在的情况下将PPi转化为ATP。生成的ATP为荧光素酶介导的荧光素氧化反应提供能量,并生成与ATP的数量成比例的可见光。电荷耦合器(CCD)摄像头检测到荧光素酶催化反应所生成的光,并将其作为原始输出数据中的一个峰值(热解图Pyrogram)。每个峰值(光信号)的高度与核苷酸结合的数目呈比例关系。

步骤5

腺苷三磷酸双磷酸酶是核苷酸的降解酶,持续地对未结合的核苷酸和ATP进行分解。当分解完成时,便会引入另一个核苷酸。

步骤6
dNTP的添加反应在持续进行着。应注意脱氧腺苷三磷酸α-硫代三磷酸(dATPαS)能够作者为天然脱氧腺苷三磷酸(dATP)的替代物,被DNA聚合酶有效利用,却并不会被荧光素酶所识别。当反应进行时,逐渐合成了互补的DNA链,其核苷酸序列能够凭借热解图(Pyrogram)轨迹中的信号峰值来确定。

强大的PyroMark平台与表观遗传和遗传分析流程无缝接合,一次检测可多达96个样本。可检测病原体中药物抗性的发展,基因表达调控中表观遗传学DNA甲基化的作用、牲畜的特异表型的遗传标记,以及法医检材样本中线粒体DNA的多态性。