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焦磷酸测序技术的广泛应用

2022.3.15

  该技术进行改进后可以满足上百个核苷酸序列的测序工作,这样该技术又可以满足对重要微生物的鉴定与分型,特定DNA片段的突变检测和克隆鉴定等方面的应用。原理焦磷酸测序技术是由4种酶催化的同一反应体系中的酶级联化学发光反应。焦磷酸测序技术的原理是:引物与模板DNA退火后,在dna聚合酶(DNA polymerase)、ATP硫酸化酶(ATP sulfurytase).荧光素酶(1uciferase)和三磷酸腺苷双磷酸酶(Apyrase)4种酶的协同作用下,将引物上每一个dNTP的聚合与一次荧光信号的释放偶联起来,通过检测荧光的释放和强度,达到实时测定DNA序列的目的。焦磷酸测序技术的反应体系由反应底物、待测单链、测序引物和4种酶构成。反应底物为5’-磷酰硫酸(adenosine -5’-phosphosulfat,APS)、荧光素(1uciferin)。反应过程在每一轮测序反应中,反应体系中只加入一种脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)。如果它刚好能和DNA模板的下一个碱基配对,则会在DNA聚合酶的作用下,添加到测序引物的3’末端,同时释放出一个分子的焦磷酸(PPi)。在ATP硫酸化酶的作用下,生成的PPi可以和APS结合形成ATP,在荧光素酶的催化下,生成的ATP又可以和荧光素结合形成氧化荧光素,同时产生可见光。通过微弱光检测装置及处理软件可获得一个特异的检测峰,峰值的高低则和相匹配的碱基数成正比。如果加入的dNTP不能和DNA模板的下一个碱基配对,则上述反应不会发生,也就没有检测峰。反应体系中剩余的dNTP和残留的少量ATP在Apyrase的作用下发生降解。待上一轮反应完成后,加入另一种dNTP,使上述反应重复进行,根据获得的峰值图即可读取准确的DNA序列信息。应用焦磷酸测序技术可以用来研究单核苷酸多态性(single ucleotidepolymor—phism,SNP),遗传多态性,植物多态性分析,分子诊断细菌与病毒分型、甲基化分析、法医鉴定及药物基因组学等方面都有广泛的应用。

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