Pyrosequencing הוא טכניקה תכליתית המאפשרת רצף הגנום של חיידקים שיכולים לשמש לזיהוי מיני חיידקים, להפלות זני חיידקים, וכדי לזהות מוטציות גנטיות המעניקות עמידות לתרופות אנטי מיקרוביאלי. בסרטון הזה, ההליך לייצור חיידקי amplicon, pyrosequencing amplicon, וניתוח רצף ה-DNA יהיה הפגין.
Pyrosequencing הוא טכניקה תכליתית המאפשרת רצף הגנום של חיידקים שיכולים לשמש לזיהוי מיני חיידקים, להפלות זני חיידקים ולזהות מוטציות גנטיות המעניקות עמידות לתרופות אנטי מיקרוביאלי. היתרונות של pyrosequencing עבור יישומי מיקרוביולוגיה כוללים הקרנת תפוקה גבוהה מהירה ואמינה וזיהוי מדויק של חיידקים ומוטציות הגנום של חיידקים. Pyrosequencing כרוך רצף של ה-DNA על ידי סינתזה הגדיל המשלים בסיס אחד בכל פעם, תוך קביעת ההוויה של נוקלאוטיד הספציפי שהוכללה בתגובת הסינתזה. התגובה מתרחשת ב-DNA שבו ארבעה deoxyribonucleotides (dNTP) מתווספים ברצף ואת dNTPs מאוגדים הוא enzymatically מושפל לפני תוספת של dNTP הבא לתגובת סינתזת תבנית גדילים הבודד משותק. זיהוי של הבסיס הספציפי שולב בתבנית מנוטר על ידי דור של chemilumאותות inescent. סדר dNTPs המייצרים את אותות chemiluminescent קובע את רצף ה-DNA של התבנית. יכולת רצף זמן אמת של טכנולוגית pyrosequencing מאפשרת זיהוי חיידקים מהיר בassay אחד. בנוסף, מכשיר pyrosequencing, יכול לנתח את הגיוון הגנטי המלא של עמידות לתרופות אנטי מיקרוביאליים, לרבות הקלדה של SNPs, מוטציות נקודתיות, הוספות ומחיקות, כמו גם כימות עותקי גן מרובים שעלולים להתרחש בהתנגדות מסוימת אנטי מיקרוביאליים דפוסים.
Pyrosequencing הוא שיטה מהירה ומדויקת לרצף חומצות גרעין המבוססת על העיקרון של "רצף בסינתזה". "סידור בסינתזה" כרוך בשימוש בתבנית ה-DNA גדיל בודדת לסנתז בסיס אחד הגדיל המשלים בכל פעם, וגילוי הבסיס המשולב (A, T, G, או C) בכל שלב על ידי זיהוי של אות chemiluminescent. תגובת pyrosequencing כוללת תבנית ה-DNA, dNTPs (dATP, dGTP, dTTP, dCTP), פולימראז ה-DNA, ה-ATP sulfurylase, luciferin, לוציפראז, וapyrase. תגובת הסינתזה היא שיזמה תוספת של אחד מארבעת dNTPs ופולימראז ה-DNA ל-DNA תבנית biotinylated גדילים הבודד. פולימראז ה-DNA משלב dNTP משלים על גבי תבנית, עם שחרורו הבא של pyrophosphate (איור 1). ה-ATP sulfurylase היחסי ממיר pyrophosphate ל-ATP. ATP משמש כזרז להמרת לוציפראז בתיווך של luciferin לoxyluciferin, אשריוצר אור (איור 2). עוצמת האור היא פרופורציונלית למספר המשולבים של נוקלאוטידים וקובעת אם של dNTP הספציפי אחד או יותר (dATP, dTTP, dGTP, או dCTP) נמצא על גדיל התבנית ברצף (איור 3). כל dNTP מאוגד הוא מושפל על ידי apyrase לפני תוספת של dNTP הבא להמשך תגובת הסינתזה. תגובה זו "רצף בסינתזה" חוזרת על עצמו עם תוספת של כל אחד מארבעת עד dNTPs רצף ה-DNA של תבנית ה-DNA גדילים הבודד נקבע.
לצפייה באנימציה של תגובת pyrosequencing לחץ כאן לצפייה בסרט.
מספר שיטות רצף של הדור הבא חדשות כבר ממוסחרים. שלוש מהשיטות הנפוצות ביותר הם רצפי יונים מוליכים למחצה, רצף זמן אמת מולקולה בודד, ורצף בסינתזה (SBS). 3-11 כל אחת משיטות אלו תלויה ברצף בסינתזה אבל להעסיק פלטפורמות חדשניות לזיהוי של נוקלאוטידים Incorporated. ביונים מוליכים למחצה רצף, גדיל בודד של ה-DNA משמש כתבנית לגדיל רצף. פולימראז 12 ונוקלאוטידים מתווספים ברצף כמו בpyrosequencing. כאשר מתווסף לנוקלאוטיד גדיל DNA הולך וגדל, יון מימן הוא שוחרר. יון המימן הוא זוהה על ידי חיישן מבוסס טרנזיסטור אפקט שדה.
רצף זמן אמת יחיד מולקולה תלויה במדריך גל מצב אפס (ZMW). 13 ZMW הוא מבנה קטן שבו מולקולה אחת פולימראז מחוברת לתחתית הבאר. הוא מואר באופן כזה שפלורניתן לאתר מולקולת ריח. כל נוקלאוטיד מתויג עם מולקולת ניאון. כנוקלאוטיד מתויג fluorescently משולב, גלאי מזהה נוקלאוטיד. כאשר נוקלאוטיד הבא הוא הוסיף, מולקולת הניאון הוא ביקע. 14
רצף בסינתזה (SBS) משתמש בשיטה ייחודית כדי להגביר את ה-DNA היעד כך שהאשכולות של רצפים ייחודיים נוצרים. -15 תבניות התקועות יחיד נוצרים ולאחר מכן הגדיל המשלים הוא מסונתז. כל נוקלאוטיד מסומן עם מולקולת ניאון ולאחר כל הוספת בסיס הקרינה של הבסיס הוסיף נרשמת.
The authors have nothing to disclose.
פרויקט זה היה תמיכה בחלקו על ידי אוניברסיטת ג'ונס הופקינס, משרד למכללה דרך שער מדעי היוזמה וQiagen בע"מ
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
PyroMark PCR Master Mix, 2x | Qiagen | 978703 | |
CoralLoad Concentrate, 10x | Qiagen | 978703, 978705 | |
Q-Solution, 5x | Qiagen | 978703, 978705 | |
MgCl2, 25 mM | Qiagen | 978703, 978705 | |
RNase-Free Water | Qiagen | 129112 | |
Primers | Qiagen | 978776 or 978777 | Primers should be purchased from an established oligonucleotide manufacturer (i.e. QIAGEN Pyromark Custom Assays, IDT, etc). Lyophilized primers should be dissolved in TE to provide a stock solution of 100 μM. |
Pyromark Gold Q24 Reagents | Qiagen | 970802 | |
High-purity water (Milli-Q 18.2 MΩ x cm or equivalent) | |||
Streptavidin Sepharose High Performance Beads | GE Healthcare | 17-5113-07 | |
PyroMark Annealing Buffer | Qiagen | 979009 | |
PyroMark Denaturation Solution | Qiagen | 979007 | |
PyroMark Wash Buffer | Qiagen | 979008 | |
PyroMark Q24 | Qiagen | 9001514 | |
PyroMark Q24 Cartridge | Qiagen | 979202 | |
PyroMark Q96 HS Tip Holder Box | Qiagen | 979105 | |
PyroMark Q24 Vacuum Workstation | Qiagen | 9001516 | |
PyroMark Q24 Plate Holder | Qiagen | 9022273 | |
Orbital shaker | Fisher | 11-675-297 | |
Heat block | Fisher | 11-718Q |