焦磷酸测序常见问题及解决方案
焦磷酸测序反应
(Cat. No 970922 for CpG and long sequencing runs)
E-Mix (Enzyme Mix, lyophilized) S-Mix (Substrate Mix, lyophilized) dATPαS (1200µl) dGTP, dCTP, dTTP (660µl, 1 vial each) PyroMark Q24 Advanced Annealing Buffer* PyroMark Q24 Binding Buffer**
室温1400RPM振 摇5~10min
Pyro Q24 Adv 测序的工作流程
样品准备及上机运行
引物设计
PCR
程序设计
样品准备
程序设计——Assay
引物设计
PCR
程序设计
样品准备
设计dNTP分配顺序： 点击工具栏 New Assay图标；文件夹右 键>New Assay；File> New Assay; AQ Assay: 等位基因 SNP Assay:核苷酸多态性 CpG Assay：甲基化 SEQ Assay：未知序列测序
上机运行
结果分析
Pyro Q24 Adv 测序的工作流程
程序设计——Assay
引物设计
PCR
程序设计
AQ/SNP Assay设计：
Sequence to Analyze; Generate Dispensation Order; Dispensation Order
SEQ Assay 设计：
直接在Dispensation Order 输入
Pyro Q24 Adv 测序的工作流程
焦磷酸光化测序技术的基本原理及运用-人类学论文-生物学论文
焦磷酸光化测序技术的基本原理及运用-人类学论文-生物学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：人类基因组计划（Human Genome Project, HGP）不仅极大地提高了人类对基因组和相关遗传信息的认识水平，而且促进了生命科学研究技术的发展和应用。
正是在这样的历史背景下，焦磷酸光化测序技术（pyrosequencing）由瑞典研究人员发明。
焦磷酸光化测序技术的基础原理是基于通过合成测序原理进行酶促反应的DNA测序方法，通过基于释放焦磷酸盐时的链式反应的可见光检测，即可获得一个特异的检测峰，峰值的高低和相匹配的碱基数成正比。
该技术可应用于DNA核苷酸序列和突变的检测、单核苷酸多态性的基因型的鉴定，以及DNA甲基化水平变化的分析等。
近年来，随着摄影器材和成像技术的快速发展，这项技术的原理是基于通过酶促反应而实时检测可见光，因此，有望在检测的敏感性方面得到更进一步的发展。
该文根据笔者在瑞典近三十年的工作经验和积累的文献，首先阐明焦磷酸光化测序的基本原理，然后介绍该技术的应用，最后讨论其发展前景。
关键词：人类基因组计划; 焦磷酸光化测序; 基因变异; 基因型; DNA甲基化;Abstract：The Human Genome Project（HGP）not only greatly improved the understanding of human genome and related genetic information, but also promoted the development of technologies in life science research. It was under this historical context that pyrosequencing was invented by Swedish researchers. Pyrosequencing is a method of DNA sequencing based on the sequencing by synthesis principle with enzymatic reactions, and relies on light detection based upon a chain reaction when pyrophosphate is released. The application of this technology involved the detection of DNA nucleotide sequences and mutations, the identification of genotypes of single nucleotide polymorphisms, the analysis of changes in DNA methylation levels etc. With the recent rapid development of photographic equipment and imaging technology, this technology is expected to have an increasing sensitivity in signal detection. Based upon the working experiences in Sweden for nearly 30 years and accumulated literature, this review first clarified the basic principles of pyrosequencing, then introduced the applications of this technology, and finally discussed its development prospects in the near future.Keyword：Human Genome Project; pyrosequencing; genetic variation; genotype; DNA methylation;1 、引言本世纪是生命科学的世纪。
焦磷酸测序
2、复性：温度下降到50 ℃左右，两种引物 通过碱基互补配对与两条单链DNA结合
3、延伸：温度上升到72℃左右，溶液中的 四种脱氧核苷酸(A，T，C，G)在DNA聚合 酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新 的DNA链。
4、 循环特点：
① 上一链的只两 条（无引物存于两个子代DNA分 子中 ） ，其它子代DNA分子都为 双引物分子 ③ 处于两引物之间的DNA序列呈 指数增长1×2N
• 在80-100℃的温度范围内，DNA的 双螺旋结构将解体，双链分开，这个 过程称为变性；当温度缓慢降低后， 两条彼此分离的DNA链又会重新结合 成双链，这个过程称为复性。
三、复制方向（5’~3’）
1、DNA分子的3’端与5’端：-OH端 为3’; 磷酸基团的末端为5’ 。 2、DNA分子由两条反向平行的脱氧核 苷酸链根据碱基互补配对原则形成氢键 连接而成。
焦磷酸测序
峰形图
➢ 峰高与结合模板的dNTP数量成正比 ➢ 原始数据会被软件自动转化为序列信息
✓ 高温变性 ✓ 低温退火 ✓ 适温延伸
具有特异性强、灵敏度高、操 作简便、省时等特点
一、PCR反应的条件
1、一定的缓冲溶液； 2、DNA模板； 3、分别与两条模板链相结合的两种引物； 4、四种脱氧核苷酸：4种dNTP混合物； 5、耐热的DNA聚合酶； 6、控制温度（PCR重要条件）。
二、DNA变性和复性
基因测序
➢ 对DNA分子的核苷酸排列顺序的测 定，也就是测定组成DNA分子的A、 T、G、C的排列顺序。
A-T-T-C-A-C-G-G-T-AC
焦磷酸测序步骤
一 PCR 二 焦磷酸测序
PCR
➢ 聚合酶链式反应 ➢ 亦称之为DNA扩增，是 DNA复制的体外模拟
焦磷酸测序法的原理
焦磷酸测序法的原理
聚焦磷酸测序（Focused phosphor sequencing，FPS）是由分子物理学和计算机科学
联合发明出来的新一代DNA测序技术，它改变了传统测序技术在DNA测序中的传统方法，
可以准确、高效地检测基因组中特定基因的位置。
聚焦磷酸测序原理是借助电子可视显像仪将特定基因座度量为磷酸，并将这些映射的
磷酸聚集到激光光源上，形成数组。
激光以极快的扫描速度在数组上寻找特定的点。
激光
在这些点上发出的能量将磷酸中的DNT链分离，从而使被测序的DNA序列显示出来。
然后，当激光扫描多次后，分子团就会发光，并将发出的能量转换成信号，从而实现DNA序列的
测定。
聚焦磷酸测序的原理是将各个核苷酸的构型用磷酸分子表示出来，使用磷酸捕获和激
发原子，以及用激光源收集磷酸放出的能量及其他光子，利用可视显像仪的传感器和电子
计算机组合系统，进行图像处理和信号处理，最后将得到的数据转化为序列数据。
聚焦磷酸测序是一种基于微电子显像和激光扫描相结合的DNA序列测定技术，相比传
统的测序方法，具有更高的精度和可靠性，准确性高，定位精度高，可以检测基因组中特
定基因的位置，从而使DNA测序技术得到全面的发展，为研究基因组和全基因组提供更多
有用的信息。
焦磷酸测序法原理
焦磷酸测序法原理
焦磷酸测序法原理是一种用于DNA序列测定的方法，也被称为焦磷酸法。
该方法是一种常用的测序技术，具有高效、高精度和高通量的特点，被广泛应用于基因组学研究、疾病诊断和药物研发等领域。
焦磷酸测序法的原理是利用DNA聚合酶在DNA合成过程中选择性地将2',3'-二氟脱氧核苷酸三磷酸酯（ddNTPs）引入合成链中，从而使合成过程中断，形成一系列不同长度的DNA片段。
这些DNA片段经过电泳分离后，根据片段长度的顺序可以确定DNA的序列。
在焦磷酸测序法中，DNA样本首先通过PCR扩增得到模板DNA，然后将DNA模板与引物、DNA聚合酶和四种dNTPs（脱氧核苷酸三磷酸酯）一起放入PCR反应管中进行DNA合成。
在DNA合成的过程中，添加的每一种ddNTPs
（2',3'-二氟脱氧核苷酸三磷酸酯）会随机地终止DNA链的延伸，从而在不同的位置引入标记。
最后，通过电泳分离不同长度的DNA片段，根据不同的标记位置确定DNA的序列。
焦磷酸测序法的原理基于DNA合成的特性和ddNTPs的选择性终止作用，通过测定DNA片段的长度和标记位置来确定DNA的序列。
这种测序方法的优势在于高通量、高灵敏度和高准确性，能够快速、准确地测定DNA的序列，为基因组学研究和生物医学领域的研究提供了重要的技术支持。
焦磷酸测序法的原理和方法的不断改进和发展，使其在DNA测序领域中具有重要的应用前景。
[详解]焦磷酸测序的道理及引物设计
![[详解]焦磷酸测序的道理及引物设计](https://img.taocdn.com/s3/m/e6cf8656bf1e650e52ea551810a6f524ccbfcbb5.png)
Pyrosequencing RCR1.实验原理：焦磷酸测序采用生物素标记的引物进行PCR扩增，将PCR产物纯化并变性为单链后，向其中加入四种酶的混合物：DNA聚合酶（合成DNA 双链，释放dNTP的焦磷酸基团，释放出来的焦磷酸基团的量与和模板结合的dNTP的量成正比）、A TP硫酸化酶（在adenosine 5´ phosphosulfate存在的情况下催化焦磷酸基团形成A TP）、荧光素酶（在A TP介导下使荧光素转化为氧化荧光素，氧化荧光素能释放与A TP量成正比的可见光信号）及三磷酸腺苷双磷酸酶（降解未参入新链的dNTP及ATP，猝灭荧光）。
在测序过程中，每次加入一种类型的dNTP，若该dNTP能与模板链互补配对，则在四种酶的作用下发生一系列的反应，最终将荧光信号转换成电信号体现出来，显示为一个个高度不一的峰，峰的高度与碱基的个数成正比。
反之，当dNTP不能与模板链结合时，将直接被三磷酸腺苷双磷酸酶降解，相应的将不会显示峰值。
如下图所示：2.引物设计焦磷酸测序的模板也是经亚硫酸盐修饰后扩增，故其引物设计原则与BSP引物设计基本一致：1）引物长度在18~24碱基；2）避免引物间互补或自身形成发卡结构3）引物中G/C – A/T的分配比例相当，使Tm在62-65°C之间其主要区别在于：1）Pyrosequencing的一条引物的5' 端需使用生物素标记，以和磁珠或琼脂糖beads结合，另一条引物不要标记2）由于游离的生物素将会和生物素标记的PCR产物竞争结合联霉亲和素（beads）而降低信号水平，须使用HPLC纯化生物素标记的引物。
3）要确保PCR产物目标量大，且没有非特异性条带，也没有引物二聚体。
PCR完成后使用电泳鉴定PCR产物。
4）PCR循环数须足够，以保证完全消耗掉引物。
Pyrosequencing 的引物设计可以直接使用PyroMark Assay Design 2.0软件进行设计。
焦磷酸测序原理
焦磷酸测序原理焦磷酸测序是一种常用的测序技术，通过测序仪器对DNA序列进行快速而准确的测定。
它是一种基于合成DNA链延伸的原理，可以在短时间内测定DNA序列。
焦磷酸测序的原理是利用DNA合成过程中的焦磷酸（dideoxynucleotide）来终止链延伸的反应。
焦磷酸是一种具有缺少3'-羟基的核苷酸，它会被DNA多聚酶插入到正在合成的DNA链中，但一旦焦磷酸被插入，DNA链延伸就会停止。
这样，每次加入一个不同的焦磷酸，就可以得到具有不同长度的DNA片段。
焦磷酸测序的步骤如下：1. DNA模板制备：首先，需要从待测DNA样本中提取出目标DNA片段。
这可以通过PCR（聚合酶链反应）或其他方法来进行。
然后，将目标DNA片段加入到一个含有多聚酶和引物的反应混合物中。
2. DNA合成：在反应混合物中，加入四种不同的焦磷酸（ddATP、ddCTP、ddGTP和ddTTP），以及四种普通的核苷酸（dATP、dCTP、dGTP和dTTP）。
这样，当DNA链延伸到某个位置时，如果接下来要插入的是焦磷酸，链延伸就会终止。
3. 前序列扩增：在DNA合成过程中，每次加入的焦磷酸是不同的，因此会得到不同长度的DNA片段。
然后，将反应混合物分离成不同长度的DNA片段。
4. DNA片段分离：将反应混合物中的DNA片段进行电泳分离，根据片段大小的不同，可以得到一个DNA片段长度的分布图。
5. 数据分析：通过测序仪器对DNA片段进行测定，得到每个片段的长度信息。
根据这些信息，可以推导出DNA序列。
焦磷酸测序的优点是速度快、准确性高、适用于多种类型的样品。
它被广泛应用于基因组学、遗传学、生物医学研究等领域。
然而，焦磷酸测序也存在一些限制，例如不能测定长片段的DNA，且在测序过程中容易产生误差。
焦磷酸测序是一种基于合成DNA链延伸的原理，通过插入焦磷酸来终止链延伸的反应，从而快速而准确地测定DNA序列。
它在基因组学和生物医学研究中具有重要的应用价值，为我们深入了解DNA序列提供了有效的工具。
焦磷酸测序名词解释
焦磷酸测序名词解释焦磷酸测序（Pyrosequencing）是一种基因测序技术，它可以快速、高效地测定 DNA 序列。
焦磷酸测序的原理是通过对 DNA 序列进行扩增，并对扩增产物进行测序，最终得到 DNA 序列信息。
焦磷酸测序主要应用于基因组学、遗传学、转录组学等领域，可以用于基因表达谱分析、基因突变检测、基因调控机制研究等。
相比其他基因测序技术，焦磷酸测序具有很多优势，如测序成本低、速度快、精度高等。
但是，焦磷酸测序也存在一些缺陷，如测序长度有限、难以测序复杂基因结构等。
尽管焦磷酸测序技术已经发展了多年，但它仍在不断演进和改进。
未来，焦磷酸测序技术将继续发展，并在更多领域得到应用。
1. 什么是焦磷酸测序焦磷酸测序（Pyrosequencing）是一种基因测序技术，它可以快速、高效地测定 DNA 序列。
焦磷酸测序的工作原理是通过扩增 DNA 序列，并对扩增产物进行测序，最终得到DNA 序列信息。
具体来说，焦磷酸测序技术利用了聚苯乙烯四氢呋喃（ATP）合成酶的特性，可以通过检测 ATP 合成过程中的光谱变化来确定 DNA 序列。
焦磷酸测序技术最初由来自瑞典斯德哥尔摩大学的科学家们开发，并于 1998 年由瑞典Pyrosequencing AB 公司商业化。
自此，焦磷酸测序技术就成为了一种广泛应用于基因组学、遗传学、转录组学等领域的技术手段。
2. 焦磷酸测序的原理焦磷酸测序（Pyrosequencing）是一种基因测序技术，它可以快速、高效地测定 DNA序列。
焦磷酸测序的工作原理是通过扩增 DNA 序列，并对扩增产物进行测序，最终得到DNA 序列信息。
焦磷酸测序的工作流程如下：1. 先将 DNA 样本进行扩增，得到扩增产物。
2. 然后将扩增产物与一种叫做反转录酶的蛋白质混合，使其能够将 DNA 序列转录成RNA 序列。
3. 将转录后的 RNA 序列与一种叫做聚苯乙烯四氢呋喃（ATP）合成酶的蛋白质混合，使其能够将 RNA 序列通过合成 ATP 来反应出 DNA 序列信息。
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Unused Wells
In principle it’s possible to use so far unused pyrosequencing wells for the next run and leave the already used wells empty. However, due to contamination risk when cleaning and handling plates QIAGEN does not recommend this.
焦磷酸测序常见问题及解决方案
长沙三济医学检验所
Pyrosequencing遗传分析技术
Pyro.=pyrophosphate焦磷酸 一种全新的基于酶级联反应的 新型遗传分析技术;
一套完整的实验方案； 诸多领域的广泛应用……
测序原理
每次向反应体系中加入一种dNTP 相应位置的峰代表该种dNTP的掺入情况 峰高与掺入的核苷酸数量成正比 多余的dNTP在加入下一种dNTP前就被降解 C G
Use of the PyroMark Control Oligo
★ self-priming oligo ★ installation of the different PyroMark systems and can be used for general troubleshooting. ★ directly for sequencing without previous PCR setup and sample preparation by the vacuum prep tool. ★ check the vacuum ★ The PyroMark Control Oligo can be used on all PyroMark systems including the Q24, Q96 ID, and Q96 MD.
High substrate peak
Usually pyrophosphate or dATP/ATP contamination in the sample or in the buffer can cause a high substrate peak. Large amounts of pyrophosphate are generated in the PCR reaction and might be carried over to the sequencing reaction. Check the PyroMark buffers and reagents and use new ones.
单个高度的参考峰
TT
CC
A
CC
T
两个高度的参考峰
阴性对照
参考峰
Pyrosequencing步骤
结果分析
实验设计 Pyrosequencing序列分 析 PCR 试样预处理，获得 单链模板
1-2h /96 samples
SNP: 10min/24 samples SQA:30 min/24 samples 15 min/24 samples
Reduce background peaks
There are several reasons for a high assay background; the template can form secondary structures which are extended or the primers itself form dimmers which serve as template. Perform accurate sequencing controls (e.g. PCR or sequencing primer only) as recommended in the PyroMark User Manual to observe this kind of background. In addition, an unspecific priming of primer to template or unspecific annealing of sequencing primer to template might also be a background cause. Please check your complete primer design and if needed, perform a redesign. Try to lower the primer concentration as possible to avoid excess of primer.
Drifting Baseline
Let the PyroMark instrument warm up (about 60 minutes) to adapt to room temperature before use. Make sure the ambient room temperature is within range 18-28°C.
Signals Ceasing
The cartridge needle can be blocked or damaged causing a dispensation error. Clean the cartridge following the guidelines or repeat the run with a new cartridge. On the other hand if high amounts of template have been used resulting in very high signals (>100 RLU), the substrate for the sequencing reaction might be depleted. In this case template conditions should be optimized.
PyroMark instrument method or instrument code An instrument method or instrument code encodes the individual pulse time settings of specific cartridge lot batch. These pulse time settings change when e.g. a new batch of capillaries is used with slight variations in the needle diameter. For larger diameters, the pulse settings are lowered to dispense the correct volume of liquid. In addition, the viscosity of enzyme and substrate mixes can change which influences dispensing volumes. The individual instrument method/code number is printed on the cartridge label. The corresponding methods/code settings can be downloaded as a file from the respective instrument webpage and opened in the PyroMark application software.
control oligo single peak height
PyroMark Q24: 75 RLU +/- 25 RLU
Pyromark Q96 MD: ≥ 350 RLU
PyroMark Q96 ID： 35 +/- 10 RLU.
cartridges
When cleaning and storing the cartridges properly the Q24 cartridge can be used up to 30 times and Q96 ID cartridge up to 20 times.
Cross-talk
This can result from very high signal in a well which results in cross-talk between neighbouring wells. It could also be that the PyroMark instrument's camera is misaligned
Reading Length
Typical reading length using Pyrosequencing technology is 40-60 bases. However, as with any sequencing technology, the maximum read length will depend on template secondary structure, base content, quality of PCR-product, and other parameters.
Wide Peak
Usually wide peaks result from too much template for the used enzyme/substrate activity, or from reduced activity/performance of the enzymes themselves so that the pyrophosphate from previous nucleotide incorporation cannot be degraded as fast as usual.