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illumina Flowcell表面的草坪接头与P5/P7的关系

 谦谦君子一笑 2020-11-25

大家可能都熟知illumina文库构建使用的Y型接头中的P5/P7(如图1中绿色和蓝色部分),当dsDNA变性为ssDNA后,ssDNA被加载到Flowcell上,P5/P5'和P7/P7'Flowcell表面的2种Oligo(草坪接头)互补结合,结合后的ssDNA快速进行Bridge PCR生成Cluster,但如图3/4所示,经过PCR后的dsDNA分子两末端分别为P5、P7和与之为互补关系的P5'、P7',那么到底是P5/P5'/P7/P7'的哪2种与Flowcell表面的Oligo互补呢?或者换个说法:Flowcell表面的Oligo是P5/P5'/P7/P7'中的哪2种呢?

图1为标准的illumina TruSeq 单index(i7)文库结构,P5至P7的方向为5'端到3'端。

图2/3为文库构建中的PCR环节,dsDNA的正负链经过PCR会产生2种类文库,我们可分别将其称为正链文库和负链文库,后续图4~7只讲解正链文库测序,负链文库同理。


图4为正链文库PCR后的形态(图中A链与正链序列相同,B链与正链互补),这里我们以单index的PE测序(读取顺序为Read1、index、Read2)为例进行说明。对于正链文库的测序,我们希望尽可能得到的测序序列直接就是正链序列信息(即A链),例如图4中的Read1和index,只要以B链为模板进行聚合测序,那么测序所得序列即为正链序列(A链)。

既然需要以B链为模板进行测序,那么就需要在Flowcell上先生长出B链来(生长方向5‘端到3’端)。

图5中1至2,即B链在Flowcell上“生长”的过程,因此Flowcell上2种oligo中有一种与P7互补(P7'),它可以捕获以P7为末端的ssDNA(A链)的并生产大量的B链,以便后续以B链为模板完成Read1和index的读取工作。另外我们可以看到B链的3'末端是P5',这也就意味着如果想进行Bridge PCR,Flowcell表面的另外一种Oligo就需要跟P5'互补(P5),所以如图5中3所示,B链弯曲后与Flowcell表面的另外一种Oligo 互补结合,生长出与A链序列相同但方向相反的模板。

图6/7为测序过程展示,从图中可以看出,以B链(与正链序列互补)为模板完成Read1和index的序列读取,测序结果即直接为正链序列信息。而以正链(A链)为模板完成的Read2为正链序列的反向互补序列,因此我们在做生信分析时,需要将Read2序列做反向互补处理。

总结,Flowcell表面的2种草坪接头,一种与P5相同,捕获以P5'为末端的ssDNA模板,一种与P7'相同,捕获以P7为末端的ssDNA模板。

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