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简介
焦磷酸测序 (pyrosequencing) 是一种基于发光法测定焦磷酸 (PPi) 的测序技术。焦磷酸测序技术的三个关键点分别是:
①反应中使用 dATP 的类似物 dATPaS,因为 dATP 的结构与 ATP 相似,能与荧光素反应发出荧光,而 dATPαS 几乎不产生背景荧光。
②反应中三磷酸腺苷双磷酸酶使测序能循环进行,因为每加一种 dNTP 时必须除去上一次未反应的 dNTP,否则会影响连续测序。这种双磷酸酶能够在聚合反应完成后降解剩余的 dNTP,因此无需用分离或洗涤步骤来除去剩余的 dNTP。
③使测序信号形成峰。由于测序反应产生的 ATP 信号会使背景累积而溢出,从而使测序无法进行,然而,用于降解 dNTP 的三磷酸腺苷双磷酸酶同时也能降解 ATP,因此可以得到峰信号。
原理
焦磷酸测序 (pyrosequencing) 的基本原理是:
①一条特异性测序引物与单链模板 DNA 退火后,加入酶混合物和底物混合物,其中酶混合物中包括 DNA 聚合酶、三磷酸腺苷硫酸化酶(ATP sulfurylase)、荧光素酶和三磷酸腺苷双磷酸酶(apyrase);底物混合物中包括 5'-磷酸化硫酸腺苷(adenosine 5'-sul-phatophosphate,APS)和荧光素。
②向反应体系中加入 1 种 dNTP,如果它和 DNA 模板的下一个碱基配对,则会在 DNA 聚合酶的作用下,添加到测序引物的 3'-末端,同时释放出一分子 PPi。
③在三磷酸腺苷硫酸化酶的作用下,生成的 PPi 与 APS 结合形成 ATP。在荧光素酶的催化下,ATP 与荧光素结合形成氧化荧光素,同时发光,最大波长约为 560nm,荧光信号强度(即检测峰值的高低)与聚合的 dNTP 个数呈正比。
④反应体系中剩余的 dNTP 和残留的 ATP 在三磷酸腺苷双磷酸酶的作用下发生降解。
⑤加入另一种 dNTP,重复第②~④步反应。通过这种循环反应,根据加入的 dNTP 类型和荧光信号强度(峰值的高低),就可实时读取模板 DNA 的准确核苷酸序列信息。
原理如图所示:
应用
来源:丁香通实验团队
操作方法
焦磷酸测序 (pyrosequencing) 是一种基于发光法测定焦磷酸 (PPi) 的测序技术。焦磷酸测序技术的三个关键点分别是:①反应中使用 dATP 的类似物 dATPaS,因为 dATP 的结构与 ATP 相似,能与荧光素反应发出荧光,而 dATPαS 几乎不产生背景荧光。②反应中三磷酸腺苷双磷酸酶使测序能循环进行,因为每加一种 dNTP 时必须除去上一次未反应的 dNTP,否则会影响连续