Sự khác biệt giữa trình tự NGS và Sanger

Sự khác biệt chính - Trình tự NGS vs Sanger
 

Trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) và Trình tự Sanger là hai loại kỹ thuật giải trình tự nucleotide được phát triển theo thời gian. Phương pháp giải trình tự Sanger đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều năm và NGS đã thay thế nó gần đây do những ưu điểm của nó. Sự khác biệt chính giữa NGS và Sanger Sequences là ở chỗ NGS hoạt động dựa trên nguyên tắc giải trình tự hàng triệu trình tự một cách nhanh chóng thông qua hệ thống giải trình tự trong khi Trình tự Sanger hoạt động dựa trên nguyên tắc chấm dứt chuỗi do sự kết hợp có chọn lọc của dideoxynucleotide bởi enzyme DNA polymerase trong quá trình sao chép DNA và tách ra bằng mao mạch DNA. điện di.

NỘI DUNG
1. Tổng quan và sự khác biệt chính
2. Trình tự Nucleotide là gì
3. NGS là gì
4. Trình tự Sanger là gì
5. So sánh cạnh nhau - Trình tự NGS vs Sanger
6. Tóm tắt

Trình tự Nucleotide là gì?

Thông tin di truyền được lưu trữ trong các chuỗi nucleotide của DNA hoặc RNA của sinh vật. Quá trình xác định đúng thứ tự các nucleotide (sử dụng bốn bazơ) trong một đoạn nhất định (trong một gen, cụm gen, nhiễm sắc thể và bộ gen hoàn chỉnh) được gọi là trình tự nucleotide. Nó rất quan trọng trong nghiên cứu bộ gen, nghiên cứu pháp y, virus học, hệ thống sinh học, chẩn đoán y học, công nghệ sinh học và trong nhiều lĩnh vực khác để phân tích cấu trúc và chức năng của gen. Có nhiều loại phương pháp giải trình tự khác nhau được phát triển bởi các nhà khoa học. Trong số đó, Trình tự sanger được phát triển bởi Frederick Sanger vào năm 1977 đã được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong một thời gian dài cho đến khi Trình tự thế hệ tiếp theo thay thế nó.

NGS là gì?

Trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) là một thuật ngữ được sử dụng để chỉ các quy trình giải trình tự thông lượng cao hiện đại. Nó mô tả một số công nghệ giải trình tự hiện đại khác nhau đã cách mạng hóa các nghiên cứu về bộ gen và Sinh học phân tử. Những kỹ thuật đó là giải trình tự Illumina, giải trình tự Roche 454, giải trình tự Ion Proton và giải trình tự SOLiD (Giải trình tự theo phương pháp phát hiện Oligo). Hệ thống NGS nhanh hơn và rẻ hơn. Bốn phương pháp giải trình tự DNA chính được sử dụng trong các hệ thống NGS là; pyro xa, giải trình tự bằng cách tổng hợp, giải trình tự bằng cách thắt và trình tự bán dẫn ion. Một số lượng lớn các chuỗi DNA hoặc RNA (hàng triệu) có thể được giải trình tự tương tự. Nó cho phép giải trình tự toàn bộ bộ gen của sinh vật trong một khoảng thời gian ngắn, không giống như giải trình tự Sanger cần nhiều thời gian hơn.

NGS có nhiều ưu điểm so với phương pháp Sanger giải trình tự thông thường. Đây là một quá trình tốc độ cao, chính xác hơn và hiệu quả hơn về chi phí có thể được thực hiện với một cỡ mẫu nhỏ. NGS có thể được sử dụng trong các nghiên cứu về metagenomic, trong việc phát hiện các biến thể trong bộ gen cá nhân do chèn và xóa, v.v. và trong phân tích biểu hiện gen.

Hình_1: Sự phát triển trong trình tự NGS

Trình tự Sanger là gì?

Sanger Sequences là một phương pháp giải trình tự được phát triển bởi Frederick Sanger và các đồng nghiệp của ông vào năm 1977 để xác định thứ tự nucleotide chính xác của một đoạn DNA nhất định. Nó còn được gọi là trình tự kết thúc chuỗi hoặc là Trình tự Dideoxy. Nguyên lý làm việc của phương pháp này là chấm dứt tổng hợp chuỗi bằng cách kết hợp có chọn lọc một chuỗi kết thúc chuỗi dideoxynucleotide (ddNTPs) như ddGTP, ddCTP, ddATP và ddTTP trong quá trình sao chép DNA. Các nucleotide bình thường có các nhóm 3 'OH để hình thành liên kết phosphodiester giữa các nucleotide liền kề để tiếp tục hình thành chuỗi. Tuy nhiên, ddNTP thiếu nhóm 3 'OH này và không thể hình thành liên kết phosphodiester giữa các nucleotide. Do đó, việc kéo dài chuỗi bị chấm dứt.

Trong phương pháp này, DNA chuỗi đơn được giải trình tự đóng vai trò là chuỗi mẫu cho trong ống nghiệm Tổng hợp DNA. Các yêu cầu khác là mồi oligonucleotide, tiền chất deoxynucleotide và enzyme DNA polymerase. Khi các đầu sườn của đoạn đích được biết đến, các đoạn mồi có thể dễ dàng được thiết kế để sao chép DNA. Bốn phản ứng tổng hợp DNA riêng biệt được thực hiện trong bốn ống riêng biệt. Mỗi ống có ddNTP riêng, cùng với các yêu cầu khác. Từ các nucleotide cụ thể, một hỗn hợp các dNTP và ddNTP được thêm vào. Tương tự như vậy, bốn phản ứng riêng biệt được thực hiện trong bốn ống với bốn hỗn hợp. Sau các phản ứng, việc phát hiện các đoạn DNA và chuyển đổi mẫu mảnh thành thông tin chuỗi được thực hiện. Kết quả là các đoạn DNA được biến tính nhiệt và phân tách bằng điện di gel. Nếu các nucleotide phóng xạ được sử dụng, mô hình dải trong gel polyacrylamide có thể được hình dung bằng kỹ thuật autoradiography. Khi phương pháp này sử dụng các dideoxynucleotide được gắn huỳnh quang, nó có thể được giảm nhẹ xuống đọc gel và truyền qua một chùm tia laser được phát hiện bởi máy dò huỳnh quang. Để tránh các lỗi có thể phát sinh khi một chuỗi được đọc bằng mắt và nhập thủ công vào máy tính, phương pháp này được phát triển thành việc sử dụng trình sắp xếp tự động kết hợp với máy tính.

Đây là phương pháp được sử dụng để giải trình tự DNA từ dự án Bộ gen người. Phương pháp này vẫn được sử dụng với các sửa đổi nâng cao vì nó cung cấp thông tin trình tự chính xác mặc dù là một quá trình tốn kém và chậm.

Hình_2: Trình tự Sanger

Sự khác biệt giữa Trình tự NGS và Sanger là gì?

Trình tự NGS vs Sanger
Trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) đề cập đến các quy trình giải trình tự thông lượng cao hiện đại. Nó mô tả một số công nghệ giải trình tự hiện đại khác nhau	Giải trình tự Sanger là một phương pháp giải trình tự được phát triển bởi Frederick Sanger để xác định thứ tự nucleotide chính xác của một đoạn DNA nhất định.
Hiệu quả chi phí
NGS là một quá trình rẻ hơn vì nó làm giảm thời gian, sức người và hóa chất.	Đây là một quá trình tốn kém vì mất thời gian, sức người và nhiều hóa chất.
Tốc độ
Việc này nhanh hơn vì cả phát hiện hóa học và phát hiện tín hiệu của nhiều sợi đang diễn ra song song.	Điều này rất tốn thời gian vì phát hiện hóa chất và phát hiện tín hiệu xảy ra do hai quá trình riêng biệt và chỉ có thể đọc trên một chuỗi.
độ tin cậy
NGS là đáng tin cậy.	Trình tự Sanger là ít đáng tin cậy
Cỡ mẫu
NGS yêu cầu số lượng DNA ít hơn.	Phương pháp này cần một lượng lớn DNA mẫu.
Căn cứ DNA trên mỗi đoạn được giải trình tự
Số lượng cơ sở DNA trên mỗi đoạn được giải trình tự thấp hơn phương pháp Sanger	Tạo trình tự dài hơn trình tự NGS.

Tóm tắt - Trình tự NGS vs Sanger

NGS và Sanger Sequences là các kỹ thuật giải trình tự nucleotide được sử dụng rộng rãi trong Sinh học phân tử. Giải trình tự Sanger là một phương pháp giải trình tự sớm được thay thế bằng NGS. Sự khác biệt chính giữa NGS và Sanger Sequences là NGS là một quy trình tốc độ cao, chính xác và tiết kiệm chi phí hơn so với giải trình tự Sanger. Cả hai kỹ thuật đã tạo ra sự bùng nổ lớn trong Di truyền học và Công nghệ sinh học.

Tài liệu tham khảo:
1. Nowularian, Minou. Các kỹ thuật giải trình tự thế hệ tiếp theo cho các vi sinh vật nhân chuẩn: Giải pháp dựa trên trình tự cho các vấn đề sinh học. Tế bào nhân chuẩn. Hiệp hội Vi sinh học Hoa Kỳ, tháng 9 năm 2010 Web. 18 tháng 2 năm 2017
2. Sanger, F., S. Nicklen và A. R. Coulson. Trình tự DNA DNA với các chất ức chế kết thúc chuỗi. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia 74.12 (1977): 5463-467. Web.
3. Liu, Lin, Yinhu Li, Siliang Li, Ni Hu, Yimin He, Ray Pong, Danni Lin, Lihua Lu, và Maggie Law. So sánh các hệ thống giải trình tự thế hệ tiếp theo. Tạp chí y sinh và công nghệ sinh học 2012 (2012): 1-11. Web.

Hình ảnh lịch sự:
Sắp xếp thứ tự của Sanger sắp xếp theo Byevevejj - Công việc riêng (CC BY-SA 3.0) qua Wikimedia Commons 
Sự phát triển của thế hệ tiếp theo trong thế hệ tiếp theo, xếp hạng của By By Nederbragt, Lex (2012) - (CC BY 3.0) thông qua Commons Wikimedia