文档介绍:单细胞全基因组测序一直是生物学家梦想得到的结果。
但是其中必须解决的矛盾:
线性扩增。如果用全基因组PCR扩增,因为PCR的扩增偏向性(bias),再加上PCR过程 中较小的偏向性通过指数放大,其结果就会是严重的覆盖不均一,导致在许多地单细胞全基因组测序一直是生物学家梦想得到的结果。
但是其中必须解决的矛盾:
线性扩增。如果用全基因组PCR扩增,因为PCR的扩增偏向性(bias),再加上PCR过程 中较小的偏向性通过指数放大,其结果就会是严重的覆盖不均一,导致在许多地方只有很低 的覆盖、甚至没有覆盖。所以,保证模板被线性地扩增,是首要问题。
全基因组覆盖。常规的建库方法,因为补平、加A、接头连接效率的问题,起始DNA中 有很大一部分会被浪费,没有形成有效文库分子(也就是两头都接好引物的DN***段)。在 单细胞测序中,这是不可接受的。
高扩增效率。单细胞中的每个基因位置理论上都只有2个拷贝,而要从2个拷贝扩增到足 够建立文库的DNA量,要经过许多次的扩增。这就需要很高的扩增效率。而一般的线性扩 增很难有好的扩增效率
谢晓亮教授创新的 MALBAC方法(multiple annealing andlooping-based amplification cycles), 一举解决了上述3个问题,达到:1. 线性扩增, 2. 近乎全覆盖, 3. 高扩增效率(高产量), 并且最终可以用
原理:
第一步
Quenching
S#ni-siniplkx)n!
at OC
EKten&ion
atGS'C
Meeting
at94 G ■
用5'端有27个统一序列,而3'端是8个随机序列的引物,作为扩增引物。用随机引 物保证可以在模板链上的各处随机结合
0°C淬火,再65°C等温扩增,得到第一轮的复制的产物
n 个扩增产物(在图中标成蓝色),这些扩增产物都有在5 '端有一个统一的引物
1 个原来的模板(在图中标成黑色)
用有前链移开功能的聚合酶(®29聚合酶)来进行扩增,这种酶的特点是会把酶前行方 向上的前链从原来的模板链上进行解链、移开。利用这种特点,可以让模板上的每个点在第 一轮反应中,都有机会得到n个拷贝
巧妙之处:
0C淬火,在延伸开始之前,就把n个引物杂交到模板上
®29聚合酶可以把前面的链给推开,结合前面的淬火步骤,一次复制出n个扩增子
第 2 轮起的 m 轮扩增
Melting
aiS4'C
■IJ-I
IlLIi
fl
Ou^nehing aE 0 C
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mi
Malt;ng .
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m >< tl
人
ii^i
Loopinq
at 5B'C
Genomic DNA
■ III
Semi-amplicon
* 〜半护増产物
Full-amplicon
Lt V
完整扩増产物
护增引物统一凉列 与扩増引物蜿一
序列互补的厚列
MedSci
每个循环
先0°C淬火,再65°C扩增
粘到第一轮所产生的扩增产物上的引物,又会产生一轮扩增。其产物 5'端带有统一引物 序列, 3'端带有与统一引物序列,称为完整扩增产物
粘到原始模板上的引物,也产生一轮扩增。但是其产物是只在 5'端带有统一