一代测序常见问题及解决策略

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测序常见问题及解决策略

一、PCR常见问题

1.假阴性,不出现扩增条带

PCR出现假阴性结果,可从以下几个方面来寻找原因:

1)模板:①模板中有杂蛋白;②模板中有Taq酶抑制剂;③在提取制备模板时丢失过多;④模板核酸变性不彻底。

2)酶:酶失活或反应时忘了加酶。

3)Mg2+浓度:Mg2+浓度过高可降低PCR扩增的特异性,浓度过低则影响PCR扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带。

4)反应条件:变性对PCR扩增来说相当重要,如变性温度低,变性时间短,极有可能出现假阴性;退火温度过低,可致非特异性扩增而降低特异性扩

增效率退火温度过高影响引物与模板的结合而降低PCR扩增效率。

5)靶序列变异:靶序列发生突变或缺失,影响引物与模板特异性结合,或因靶序列某段缺失使引物与模板失去互补序列,其PCR扩增是不会成功的。

2.假阳性

假阳性:出现的PCR扩增条带与目的靶序列条带一致,有时其条带更整齐,亮度更高。常见原因有:

1)引物设计不合适:选择的扩增序列与非目的扩增序列有同源性,因而在进行PCR扩增时,扩增出的PCR产物为非目的性的序列。靶序列太短

或引物太短,容易出现假阳性。需重新设计引物。

2)靶序列或扩增产物的交叉污染:这种污染有两种原因:一是整个基因组

或大片段的交叉污染,导致假阳性。这种假阳性可用以下方法解决:操作时应小心轻柔,防止将靶序列吸入加样枪内或溅出离心管外。二是空气中的小片段核酸污染,这些小片段比靶序列短,但有一定的同源性。可互相拼接,与引物互补后,可扩增出PCR产物,而导致假阳性的产生,可用巢式PCR方法来减轻或消除。

3.出现非特异性扩增带

PCR扩增后出现的条带与预计的大小不一致,或大或小,或者同时出现特异性扩增带与非特异性扩增带。非特异性条带的出现,其原因:一是引物与靶序列不完全互补、或引物聚合形成二聚体。二是Mg2+离子浓度过高、退火温度过低,及PCR循环次数过多有关。三是酶的质和量,往往一些来源的酶易出现非特异条带而另一来源的酶则不出现,酶量过多有时也会出现非特异性扩增。其对策有:必要时重新设计引物。减低酶量或调换另一来源的酶。降低引物量,适当增加模板量,减少循环次数。适当提高退火温度或采用二温度点法。

4.出现片状拖带或涂抹带

PCR扩增有时出现涂抹带或片状带或地毯样带。其原因往往由于酶量过多或酶的质量差,dNTP浓度过高,Mg2+浓度过高,退火温度过低,循环次数过多引起。其对策有:减少酶量,或调换另一来源的酶。②减少dNTP的浓度。适当降低Mg2+浓度。增加模板量,减少循环次数。

二、一代测序结果常见问题及分析

原始数据图片为:

图1

分析后无干扰峰的常规序列图为:

图2

常见问题有:

1.钉子峰

图3

产生原因:样品或毛细管内有气泡或灰尘、结晶等固体小颗粒反射激光,所以信号很高,而且所有波长(4色)都有。

解决办法:灌胶时不要产生气泡;使用过的毛细管在取下一段时间后,重新安装前要清洗;要经常擦去灰尘;样品纯化干净。

2.PCR产物测序时出现重叠峰

1)单一位点(图4)或两个位点(图5)的碱基缺失导致测序结果移码

图4

图5

产生原因:碱基缺失常见在PCR产物中,特别是从基因组中扩增得到的PCR 片段,如上图所示,单一位点或两个位点的缺失会导致测序结果移码,影响碱基的判读。

解决策略:①将PCR产物克隆到质粒(如T载体)中挑单克隆测序,或将PCR产物进行PAGE纯化(至少琼脂糖充分电泳后切胶纯化)后再进行测序。或使用反向引物继续测序,以矫正缺失位点并达到测通的目的。②如果可以确定该PCR片段中不应该有缺失的位点,那么可以改变PCR反应条件,重新扩增。

2)测序引物碱基缺失

图6

产生原因:测序引物有碱基缺失(一般是引物的5'端缺失),和模板的碱基缺失有些类似,所不同的是模板碱基缺失一般是在一段正常测序序列后才出现移码,而引物碱基缺失的话,则从测序一开始就出现移码,表面在图形上便是一开始就是严重的峰形重叠。

解决策略:重新合成引物,或将引物进行PAGE纯化。

3.克隆测序时出现峰形重叠

图7

产生原因:所挑选的重组子不是单克隆,所提供的测序用质粒中含有两种以上插入片段不同的质粒;或是送测序的菌液污染。

解决策略:重新挑单克隆的菌落(划线分离单菌落),提质粒或送菌液再次测序。

4.样品有杂合/突变位点

图8

产生原因:范本中有杂合型突变,也就说范本本身在这个位点出现突变;或者是从基因组中扩增出来的杂合位点。如果范本有杂合突变或缺失,那么测序图形中其他的位点一般都是单一的峰形,然后突然在某一个点出现重叠峰(如图中箭头所示)。

解决策略:建议将DNA片段克隆到载体再测序。

5.Poly A/T结构

图9

图10

产生原因:如图9、10所示,在Poly A/T结构出现后,测序酶容易在模板上滑动,导致Poly A/T结构后的峰形变得杂乱,出现移码现象。

解决策略:使用反向引物对模板进行测序,测到该poly结构处,即可完成模板全长的拼接。

6.G/C特殊结构区

图11

产生原因:序列中存在一个GC特殊结构区,在该区域后,信号迅速减弱。上图的下半部分是对测序反应进行优化后的测序结果,在GC特殊结构后,测序

信号得到一定程度的改善,但是离一般的测序结果还是相差甚远。

解决策略:针对该类型的模板,一般应从反向进行测序,然后在该特殊结构区附近将两个方向的测序结果拼接起来,得到完整的序列。

7.基因中含有重复序列

图12

产生原因:样品中含有重复序列导致的测序结果和Poly A/T的结果一样,会导致复制框滑动,较短的重复序列会导致测序结果出现移码;而较长的重复序列会使信号衰减。

解决策略:反向测序有时能够顺利的通过重复序列区域(但不是一定都能够),通过多次的测序结果比对,拼接可以得到全序列结果。

8.背景峰杂

1)模板杂