分子生物学试剂在基因测序技术中扮演着至关重要的角色,其核心作用贯穿了从样本处理、文库构建到测序反应的全过程。
1.样本处理与核酸提取
(1)裂解与纯化
裂解试剂:
化学裂解液(如胍盐、表面活性剂):破坏细胞膜和核膜,释放核酸。
酶解法(如蛋白酶K、溶菌酶):降解与核酸结合的蛋白质(如组蛋白)。
物理辅助(如珠磨法、超声破碎):通过机械力加速细胞裂解。
纯化试剂:
硅膜吸附柱:利用硅胶膜特异性吸附DNA/RNA,去除杂质(如蛋白质、多糖、抑制剂)。
磁珠法:磁性纳米颗粒结合核酸,通过磁性分离快速纯化。
缓冲液系统(如高盐低pH):优化核酸与杂质的结合差异,提升纯度。
(2)核心作用
确保核酸的完整性(避免断裂)和高纯度(去除PCR抑制剂),为后续步骤提供高质量模板。
2.文库构建(LibraryPreparation)
(1)核酸片段化
酶法片段化:
DNaseI:随机切割DNA链,产生平末端或粘性末端。
转座酶(Tagmentation):同时完成片段化和接头添加(如Nextera技术)。
超声片段化:
超声波将DNA打断为特定长度片段(如100~500bp),需配合稳定剂(如Covaris试剂盒)。
(2)接头连接与修饰
接头(Adapter):
包含测序引物结合位点、索引序列(Index)和标签序列,用于区分不同样本。
T4DNA连接酶:催化DNA片段与接头的共价连接。
末端修复:
Taq聚合酶:填补5'端突出末端,生成钝末端。
Klenow酶:修复3'端凹槽并加dA尾(与TruSeq接头匹配)。
磷酸化与连接效率增强剂:
ATP和T4PNK酶:对接头进行5'磷酸化,提高连接稳定性。
(3)核心作用
确保文库的均一性(片段长度一致)和特异性(接头正确连接),避免测序偏差。
3.分子生物学试剂测序反应中的试剂
(1)PCR扩增与富集
PCR试剂:
HotStartTaq酶:减少非特异性扩增,提高文库富集效率。
dNTPs:提供DNA合成原料,需平衡浓度以避免错误掺入。
Mg??/DMSO:优化PCR反应体系的离子强度和变性温度。
目的:通过有限循环PCR(如10~15次)放大文库,避免过度扩增导致偏好性。
(2)测序模板制备
单分子模板制备:
乳液PCR(emulsionPCR):用于454焦磷酸测序,通过微珠包裹单个DNA片段进行扩增。
桥式PCR(BridgePCR):在FlowCell表面生成DNA簇(如Illumina技术)。
核心试剂:
Phi29聚合酶:用于多重置换扩增(MDA),生成滚动环状DNA(RDA)。
(3)测序反应体系
荧光标记与终止剂:
ddNTPs(双脱氧核苷酸):用于Sanger测序,终止链延伸并标记荧光。
可逆终止剂:Illumina边合成边测序(SBS)中使用,暂时阻断链延伸后化学去除。
聚合酶与底物:
DNA聚合酶:催化核苷酸掺入(如Illumina的高性能酶减少错误率)。
引物与模板结合缓冲液:维持测序反应的高特异性。
