Ero NGS n ja Sangerin sekvensoinnin välillä

Keskeinen ero - NGS vs Sanger-sekvensointi
 

Seuraavan sukupolven sekvensointi (NGS) ja Sanger-sekvensointi ovat kahta tyyppiä nukleotidisekvensointitekniikoita, jotka on kehitetty ajan myötä. Sanger-sekvensointimenetelmää käytettiin laajasti monien vuosien ajan, ja NGS korvasi sen äskettäin etujensa vuoksi. Tärkein ero NGS: n ja Sanger Sequencingin välillä on NGS toimii periaatteella sekvensoida miljoonia sekvenssejä samanaikaisesti nopeasti sekvenssijärjestelmän kautta, kun taas Sangerin sekvensointi toimii ketjun päättämisen pääperiaatteella johtuen dideoksinukleotidien selektiivisestä sisällyttämisestä DNA-polymeraasientsyymiin DNA-replikaation aikana ja tuloksena olevien fragmenttien erotuksesta kapillaarilla elektroforeesi.

SISÄLLYS
1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on nukleotidisekvensointi
3. Mikä on NGS
4. Mikä on Sanger-sekvensointi
5. Vertailu rinnakkain - NGS vs Sanger Sequencing
6. Yhteenveto

Mikä on nukleotidisekvensointi?

Geneettinen tieto tallennetaan organismin DNA: n tai RNA: n nukleotidisekvensseihin. Prosessi nukleotidien oikean järjestyksen määrittämiseksi (käyttämällä neljää emästä) tietyssä fragmentissa (geenissä, geeniklusterissa, kromosomissa ja täydellisessä genomissa) tunnetaan nukleotidisekvensointina. Geenien rakenteen ja toiminnan analysointi on erittäin tärkeää genomisissa tutkimuksissa, rikosteknisissä tutkimuksissa, virologiassa, biologisessa systemaattisessa tutkimuksessa, lääketieteellisessä diagnoosissa, bioteknologiassa ja monilla muilla aloilla. Tutkijoiden kehittämiä sekvensointimenetelmiä on erityyppisiä. Heidän keskuudessaan, Sanger-sekvensointi Frederick Sangerin vuonna 1977 kehittelemää tuotetta käytettiin laajalti ja suosittiin pitkän ajanjaksoon asti Seuraavan sukupolven sekvensointi korvasi sen.

Mikä on NGS?

Seuraavan sukupolven sekvensointi (NGS) on termi, jota käytetään viittaamaan nykyaikaisiin suuren suorituskyvyn sekvensointiprosesseihin. Se kuvaa useita erilaisia ​​nykyaikaisia ​​sekvensointitekniikoita, jotka mullistivat genomiset tutkimukset ja molekyylibiologian. Näitä tekniikoita ovat Illumina-sekvensointi, Roche 454 -sekvensointi, ioniprotonisekvensointi ja SOLiD (sekvensointi Oligo-ligaatiotunnistuksella) sekvensointi. NGS-järjestelmät ovat nopeampia ja halvempia. NGS-järjestelmissä käytetään neljää pääasiallista DNA-sekvensointimenetelmää; pyrosekvensointi, sekvensointi synteesillä, sekvensointi ligaatiolla ja ionipuolijohdesekvensointi. Suuri määrä DNA- tai RNA-juosteita (miljoonia) voidaan sekvensoida samanaikaisesti. Se sallii organismien koko genomin sekvensoinnin lyhyessä ajassa, toisin kuin Sangerin sekvensointi, joka vie enemmän aikaa.

NGS: llä on monia etuja verrattuna tavanomaiseen sekvensointi Sanger-menetelmään. Se on nopea, tarkempi ja kustannustehokkaampi prosessi, joka voidaan suorittaa pienellä näytteen koosta. NGS: ää voidaan käyttää metagenomisissa tutkimuksissa, insertioista ja deleetioista jne. Johtuvien variaatioiden havaitsemisessa yksittäisen genomin sisällä ja geeniekspressioiden analysoinnissa.

Kuvio_1: NGS-sekvensoinnin kehitys

Mikä on Sanger-sekvensointi?

Sanger-sekvensointi on sekvensointimenetelmä, jonka Frederick Sanger ja hänen kollegansa ovat kehittäneet vuonna 1977 tietyn DNA-fragmentin tarkan nukleotidijärjestyksen määrittämiseksi. Se tunnetaan myös nimellä ketjun päättämisjärjestys tai Dideoksi-sekvensointi. Tämän menetelmän toimintaperiaatteena on juosteiden synteesin lopettaminen sisällyttämällä DNA-polymeraasin avulla selektiivisesti ketju, joka päättää dideoksinukleotidit (ddNTP: t), kuten ddGTP, ddCTP, ddATP ja ddTTP, DNA: n replikaation aikana. Normaalisissa nukleotideissa on 3'OH-ryhmiä fosfodiesterisidoksen muodostamiseksi vierekkäisten nukleotidien välillä juosteen muodostumisen jatkamiseksi. DdNTP: istä puuttuu kuitenkin tämä 3 'OH-ryhmä, eivätkä ne pysty muodostamaan fosfodiesterisidoksia nukleotidien väliin. Siksi ketjun venymä lakkaa.

Tässä menetelmässä sekvensoitava yksijuosteinen DNA toimii templaattiketjuna in vitro DNA-synteesi. Muita vaatimuksia ovat oligonukleotidialuke, deoksinukleotidiprekursorit ja DNA-polymeraasientsyymi. Kun kohdefragmentin vierekkäiset päät tunnetaan, alukkeet voidaan helposti suunnitella DNA-replikaatioon. Neljä erillistä DNA-synteesireaktiota suoritetaan neljässä erillisessä putkessa. Jokaisessa putkessa on erilliset ddNTP-kohdat yhdessä muiden vaatimusten kanssa. Tietystä nukleotidistä lisätään dNTP: n ja ddNTP: n seos. Samoin suoritetaan neljä erillistä reaktiota neljässä putkessa neljällä seoksella. Reaktioiden jälkeen suoritetaan DNA-fragmenttien havaitseminen ja fragmenttikuvion muuntaminen sekvenssitiedoiksi. Tuloksena olevat DNA-fragmentit denaturoidaan lämpöä ja erotetaan geelielektroforeesilla. Jos käytetään radioaktiivisia nukleotideja, vyöhykekuvio polyakryyliamidigeelissä voidaan visualisoida autoradiografialla. Kun tämä menetelmä käyttää fluoresoivasti leimattuja dideoksinukleotidejä, se voidaan lievittää lukeman geelin läpi ja viedä lasersäteen läpi fluoresoivan ilmaisimen havaitsemiseksi. Tämä menetelmä kehitettiin automaattisen sekvensserin käyttöön yhdessä tietokoneen kanssa, jotta voidaan välttää virheitä, joita voi syntyä silmän luettaessa sekvenssiä ja syöttämällä se manuaalisesti tietokoneeseen..

Tätä menetelmää käytetään DNA: n sekvensointiin ihmisen perimäprojektista. Tämä menetelmä on edelleen käytössä edistyneissä modifikaatioissa, koska se antaa tarkat sekvenssitiedot huolimatta siitä, että se on kallis ja hidas prosessi.

Kuva_2: Sangerin sekvensointi

Mitä eroa on NGS: n ja Sanger Sequencingin välillä??

NGS vs Sanger-sekvensointi
Seuraavan sukupolven sekvensointi (NGS) viittaa nykyaikaisiin suuren suorituskyvyn sekvensointiprosesseihin. Se kuvaa useita erilaisia ​​nykyaikaisia ​​sekvensointitekniikoita	Sanger-sekvensointi on Frederick Sangerin kehittämä sekvensointimenetelmä tietyn DNA-fragmentin tarkan nukleotidijärjestyksen määrittämiseksi.
Kustannustehokkuus
NGS on halvempi prosessi, koska se vähentää aikaa, ihmisvoimaa ja kemikaaleja.	Tämä on kallis prosessi, koska se vie aikaa, ihmisen voimaa ja enemmän kemikaaleja.
Nopeus
Tämä on nopeampaa, koska sekä kemiallinen havaitseminen että useiden juosteiden signaalien havaitseminen tapahtuvat samanaikaisesti.	Tämä on aikaa vievää, koska kemiallinen havaitseminen ja signaalin havaitseminen tapahtuu kahdessa erillisessä prosessissa ja vain juosteella voi lukea kerrallaan.
Luotettavuus
NGS on luotettava.	Sanger-sekvensointi on vähemmän luotettavaa
Otoskoko
NGS vaatii vähemmän määrää DNA: ta.	Tämä menetelmä tarvitsee suuren määrän templaatti-DNA: ta.
DNA-emäkset sekvensoidun fragmentin kohdalla
DNA-emästen lukumäärä sekvensoitua fragmenttia kohden on pienempi kuin Sanger-menetelmä	Generatiiviset sekvenssit ovat pidempiä kuin NGS-sekvenssit.

Yhteenveto - NGS vs Sanger-sekvensointi

NGS ja Sanger-sekvensointi ovat nukleotidisekvenssitekniikoita, joita käytetään laajasti molekyylibiologiassa. Sanger-sekvensointi on varhainen sekvensointimenetelmä, joka korvattiin NGS: llä. Tärkein ero NGS: n ja Sangerin sekvensoinnin välillä on, että NGS on nopea, tarkempi ja kustannustehokkaampi prosessi kuin Sangerin sekvensointi. Molemmat tekniikat aiheuttivat merkittäviä genetiikan ja bioteknologian puhkeamisia.

Viite:
1. Nowrousian, Minou. "Seuraavan sukupolven sekvensointitekniikat eukaryoottisille mikro-organismeille: Sekvensointipohjaiset ratkaisut biologisiin ongelmiin." Eukaryoottinen solu. American Society for Microbiology, syyskuu 2010. Verkko. 18. helmikuuta 2017
2. Sanger, F., S. Nicklen ja A. R. Coulson. "DNA-sekvensointi ketjulla päättävillä inhibiittoreilla." Kansallisen tiedeakatemian julkaisut 74.12 (1977): 5463-467. verkko.
3. Liu, Lin, Yinhu Li, Siliang Li, Ni Hu, Yimin He, Ray Pong, Danni Lin, Lihua Lu ja Maggie Law. "Seuraavan sukupolven sekvensointijärjestelmien vertailu." Journal of Biomedicine and Biotechnology 2012 (2012): 1.-11. verkko.

Kuvan kohteliaisuus:
”Sanger-sekvensointi” kirjoittanut Estevezj - Oma työ (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedia -sivuston kautta 
”Kehitys seuraavan sukupolven sekvensoinnissa”, kirjoittanut Nederbragt, Lex (2012) - (CC BY 3.0) Commons Wikimedian kautta