Разница между секвенированием NGS и Sanger

Ключевая разница - NGS и Sanger Squencing
 

Секвенирование следующего поколения (NGS) и секвенирование Сэнгера - это два типа методов секвенирования нуклеотидов, разработанных в течение определенного времени. Метод секвенирования Сэнгера широко использовался в течение многих лет, и NGS недавно заменил его из-за его преимуществ. Основное различие между NGS и Sanger Sequencing заключается в том, что NGS работает по принципу быстрого секвенирования миллионов последовательностей одновременно через систему секвенирования, в то время как секвенирование Сэнгера работает по принципу терминации цепи из-за селективного включения дидезоксинуклеотидов ферментом ДНК-полимеразы во время репликации ДНК и разделения полученных фрагментов капилляром электрофорез.

СОДЕРЖАНИЕ
1. Обзор и основные отличия
2. Что такое нуклеотидное секвенирование
3. Что такое NGS
4. Что такое Sanger Sequencing
5. Сравнение бок о бок - секвенирование NGS и Sanger
6. Резюме

Что такое нуклеотидное секвенирование?

Генетическая информация хранится в нуклеотидных последовательностях ДНК или РНК организма. Процесс определения правильного порядка нуклеотидов (с использованием четырех оснований) в данном фрагменте (в гене, кластере генов, хромосоме и полном геноме) известен как секвенирование нуклеотидов.. Это очень важно в геномных исследованиях, судебных исследованиях, вирусологии, биологической систематике, медицинской диагностике, биотехнологии и во многих других областях для анализа структуры и функции генов. Существуют разные типы методов секвенирования, разработанные учеными. Из их, Секвенирование разработанный Фредериком Сангером в 1977 году, широко использовался и популяризировался Секвенирование следующего поколения заменил это.

Что такое NGS?

Секвенирование следующего поколения (NGS) - это термин, используемый для обозначения современных процессов секвенирования с высокой пропускной способностью. Он описывает ряд различных современных технологий секвенирования, которые произвели революцию в геномных исследованиях и молекулярной биологии. Такими методами являются секвенирование Illumina, секвенирование Roche 454, секвенирование ионных протонов и секвенирование SOLiD (секвенирование с помощью обнаружения лигирования олиго). Системы NGS быстрее и дешевле. Четыре основных метода секвенирования ДНК используются в системах NGS, а именно; пиросеквенирование, секвенирование путем синтеза, секвенирование путем лигирования и ионно-полупроводниковое секвенирование. Большое количество цепей ДНК или РНК (миллионы) может быть секвенировано параллельно. Это позволяет секвенировать весь геном организмов в течение короткого периода времени, в отличие от секвенирования Сэнгера, которое занимает больше времени.

NGS имеет много преимуществ по сравнению с традиционным методом секвенирования Sanger. Это высокоскоростной, более точный и экономически эффективный процесс, который может быть выполнен с небольшим размером выборки. NGS можно использовать в метагеномных исследованиях, при обнаружении вариаций в отдельном геноме вследствие вставок и делеций и т. Д., А также при анализе экспрессии генов.

Рисунок_1: события в секвенировании NGS

Что такое секвенирование Сэнгера?

Секвенирование Сангера - это метод секвенирования, разработанный Фредериком Сангером и его коллегами в 1977 году для определения точного порядка нуклеотидов в данном фрагменте ДНК. Это также известно как последовательность завершения цепи или Дидезокси секвенирование. Принцип работы этого метода - прекращение синтеза цепи путем селективного включения дидезоксинуклеотидов (ddNTP), таких как ddGTP, ddCTP, ddATP и ddTTP, ДНК-полимеразой во время репликации ДНК. Нормальные нуклеотиды имеют 3'-ОН-группы для образования фосфодиэфирной связи между соседними нуклеотидами для продолжения образования цепи. Однако ddNTPs не имеют этой 3'-группы и не способны образовывать фосфодиэфирные связи между нуклеотидами. Следовательно, удлинение цепи прекращается.

В этом методе одноцепочечная ДНК, подлежащая секвенированию, служит в качестве матричной цепи для в пробирке Синтез ДНК. Другими требованиями являются олигонуклеотидный праймер, предшественники дезоксинуклеотидов и фермент ДНК-полимераза. Когда фланкирующие концы целевого фрагмента известны, праймеры могут быть легко спроектированы для репликации ДНК. Четыре отдельные реакции синтеза ДНК проводятся в четырех отдельных пробирках. Каждая трубка имеет отдельные ddNTP вместе с другими требованиями. Из конкретного нуклеотида добавляют смесь dNTP и ddNTP. Аналогично, четыре отдельные реакции проводят в четырех пробирках с четырьмя смесями. После реакций проводят обнаружение фрагментов ДНК и преобразование паттерна фрагмента в информацию о последовательности. Полученные фрагменты ДНК денатурируют нагреванием и разделяют гель-электрофорезом. Если используются радиоактивные нуклеотиды, рисунок полос в полиакриламидном геле можно визуализировать с помощью авторадиографии. Когда этот метод использует флуоресцентно меченные дидезоксинуклеотиды, он может быть смягчен до считывания геля и пропущен через лазерный луч для обнаружения флуоресцентным детектором. Чтобы избежать ошибок, которые могут возникнуть, когда последовательность считывается глазом и вводится вручную в компьютер, этот метод превратился в использование автоматического секвенсора в сочетании с компьютером.

Этот метод используется для секвенирования ДНК из проекта «Геном человека». Этот метод все еще используется с расширенными модификациями, потому что он дает точную информацию о последовательности, несмотря на то, что это дорогой и медленный процесс.

Figure_2: Sanger Sequencing

В чем разница между NGS и Sanger Squencing?

NGS против секвенирования Sanger
Секвенирование следующего поколения (NGS) относится к современным процессам секвенирования с высокой пропускной способностью. Он описывает ряд различных современных технологий секвенирования	Секвенирование Сангера - это метод секвенирования, разработанный Фредериком Сангером для определения точного порядка нуклеотидов данного фрагмента ДНК..
Экономическая эффективность
NGS - более дешевый процесс, поскольку он сокращает время, рабочую силу и химические вещества..	Это дорогостоящий процесс, потому что он требует времени, силы человека и большего количества химикатов.
скорость
Это происходит быстрее, поскольку как химическое обнаружение, так и обнаружение сигналов во многих цепях происходит параллельно.	Это отнимает много времени, так как химическое обнаружение и обнаружение сигнала происходит как два отдельных процесса, и только на нити могут считывать одновременно.
надежность
НГС надежен.	Последовательность Сэнгера менее надежна
Размер образца
NGS требует меньшего количества ДНК.	Этот метод требует большого количества шаблонной ДНК.
Основания ДНК на секвенированный фрагмент
Количество оснований ДНК на секвенированный фрагмент ниже, чем по методу Сэнгера	Генерирующие последовательности длиннее, чем последовательности NGS.

Резюме - NGS против последовательности Сэнгера

NGS и Sanger Sequencing - это методы нуклеотидного секвенирования, широко используемые в молекулярной биологии. Секвенирование Сэнгера - это ранний метод секвенирования, который был заменен NGS. Основное различие между NGS и секвенированием Sanger заключается в том, что NGS является высокоскоростным, более точным и экономически эффективным процессом, чем секвенирование Sanger. Оба метода создали крупные вспышки в генетике и биотехнологии.

Ссылка:
1. Новруз, Миноу. «Методы секвенирования следующего поколения для эукариотических микроорганизмов: основанные на секвенировании решения биологических проблем». Эукариотическая клетка. Американское общество по микробиологии, сентябрь 2010. Веб. 18 февраля 2017
2. Сангер Ф., Никлен С. и Коулсон А. Р. «Секвенирование ДНК с помощью концевых ингибиторов цепи». Труды Национальной академии наук 74.12 (1977): 5463-467. Web.
3. Лю, Лин, Иньху Ли, Силианг Ли, Ни Ху, Иминь Хе, Рэй Понг, Данни Лин, Лихуа Лу и Мэгги Ло. «Сравнение систем секвенирования следующего поколения». Журнал биомедицины и биотехнологии 2012 (2012): 1-11. Web.

Изображение предоставлено:
«Sanger-sequencing» Эстевеж - Собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia 
«События в секвенировании следующего поколения». Автор: Nederbragt, Lex (2012) - (CC BY 3.0), через Commons Wikimedia