双端与单端测序

什么是双端测序?

单端测序仅从DNA的一端进行测序,是利用Illumina测序的最简单方式。与单端测序不同,用户可使用双端测序方法对片段的两端进行测序,并生成高质量、可比对的测序数据。双端测序有助于检测基因组重排、重复序列元件、基因融合及新转录本。

除了在相同的时间内、开展相同文库制备工作的情况下产生两倍数量的读数以外,作为读数对进行比对的序列可以实现更准确的读数比对,而且还能检测出单端测序数据无法检出的插入缺失(indel)变异。所有Illumina新一代测序(NGS)测序仪都可用于双端测序。

双端测序

双端测序与单端测序的优势对比

双端测序
  • 简单的双端文库构建: 简化的流程允许生成独特的插入片段大小范围。
  • 高效的样本利用: 与单端基因组DNA或cDNA测序所需的DNA量相同。
  • 广泛的应用范围: 不需要DNA甲基化或限制性酶切;可用于亚硫酸氢盐测序。
  • 简单的数据分析: 能够通过短插入片段文库实现高质量的序列组装。对标准单端文库制备流程进行简单修改,即可在一次双端测序中读取每个簇的正向和反向模板链。两条读取序列均包含长距离位置信息,从而实现高度精确的序列比对。
单端测序
  • 成本效益: 该方案能够快速且经济地提供大量高质量的数据。
  • 特定应用: 单端测序适用于某些特定方法,例如小RNA测序或染色质免疫沉淀测序(ChIP-Seq)。

基因组和转录组双端测序

双端DNA测序

双端DNA测序的读取能够在包含重复序列的DNA区域提供高质量的比对,并通过填补共识序列中的缺口,为从头测序生成长连续序列(contigs)。双端DNA测序还可以检测常见的DNA重排,如插入、缺失和倒位。

双端RNA测序

双端RNA测序(RNA-Seq)能够支持发现性应用,例如在癌症中检测基因融合以及表征新的剪接异构体。2

对于双端RNA-Seq,Illumina提供了一种带有替代性片段化方案的试剂盒,随后进行标准的Illumina双端簇生成和测序。

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参考文献
  1. Nakazato T, Ohta T, Bono H. Experimental design-based functional mining and characterization of high-throughput sequencing data in the sequence read archive.PLoS One. 2013;8(10):e77910.
  2. Wang Z, Gerstein M, Snyder M. RNA-Seq: a revolutionary tool for transcriptomics.Nat Rev Genet.2009;10:57-63.