生信星球培训第八十四期

学习小组Day7笔记--strengthen

2020-10-19  本文已影响0人  strengthen_1552

课程的最后一天了,先感谢花花老师耐心的教授,让我对生信有了一定的了解,虽然以后学习过程依旧是路途漫漫,但指引方向的人最可爱-.

测序技术

到目前为止测序技术一共经历三次更新个,主要特点是测序数据量越来越大,所用时间越来越快,测序费用越来越廉价。伴随着计算机技术的发展,我们所能挖掘到的数据信息也越来越全面。

第一代测序技术

由于ddNTP的2’和3’都不含羟基,其在DNA的合成过程中不能形成磷酸二酯键,因此可以用来中断DNA合成反应。在4个DNA合成反应体系中分别加入一定比例带有放射性同位素标记的ddNTP,得到片段大小不一致的DNA混合物,然后通过凝胶电泳分离和放射自显影后识别确定待测分子的DNA序列。

第二代测序技术

边合成边测序(Sequencing by Synthesis,SBS)
在Sanger等测序方法的基础上,通过技术创新,用不同颜色的荧光标记四种不同的dNTP,当DNA聚合酶合成互补链时,每添加一种dNTP就会释放出不同的荧光,根据捕捉的荧光信号并经过特定的计算机软件处理,从而获得待测DNA的序列信息。

第三代测序技术

即单分子实时DNA测序。DNA测序时,不需要经过PCR扩增,实现了对每一条DNA分子的单独测序,凭借超长的读长和可直接检测表观修饰等特点使其成为市场的新宠。
也采用边合成边测序方法,以SMRT芯片为测序载体,芯片上众多小孔中的DNA聚合酶和模板结合,4色荧光标记4种碱基(dATP,dTTP,dCTP,dGTP),在碱基配对阶段,加入不同碱基会发出不同的光,根据光的波长与峰值可判断进入的碱基类型。另外,若碱基存在修饰,则通过聚合酶的速度会减慢,因此可以通过检测相邻两个碱基之间的测序时间、两峰之间的距离来检测甲基化等碱基修饰情况。SMRT测序速度快(每秒约数个dNTP),但是,测序错误率也较高(达到15%,可通过多次测序进行有效的纠错)。

测序数据的格式

一般为Fastq 和Fasta格式,也包括GenBank 和 EMBL

Fastq格式

一种基于文本的,保存生物序列(通常是核酸序列)和其测序质量信息的标准格式,一般都包含有4行。
第一行:由‘@’开始,后面跟着序列ID和可选的描述,序列ID是唯一的;
第二行:碱基序列;
第三行:由‘+’开始,后面是序列的描述信息;
第四行:第二行序列的质量评价(quality value)。
@HISEQ:777:HCMCVBCX2:1:1101:4712:2186 1:N:0:TACTCCAG
HISEQ:仪器 ID
777:Run ID
HCMCVBCX2:FlowCell ID
1:The lane number
1101:流通池道内的tile号码
4712:瓦片中的集群的‘x'坐标
2186:瓦片中的集群的’y'坐标
1:成对的成员,1或2(配对结束或配对读取)
N:如果读取过滤,则为Y;否则为N
0:当没有控制位开启时为0,否则为偶数
TACTCCAG:索引序列

Fasta格式

1:以“>”为开头,fasta格式标志。
2:序列ID号,gi号,NCBI数据库的标识符,具有唯一性。
格式为:gi|gi号|来源标志|序列标志(接收号、名称等),若某项缺失可以留空,“|”保留。
3:序列描述。
4:碱基序列,序列中允许空格、换行、空行,一般一行60个。

Fastq文件→Fasta文件
Linux命令
法1:sed '/^@/!d;s//>/;N' your.fastq > your.fasta
法2:seqtk seq -A input.fastq > output.fasta

FASTX-Toolkit
•一款用于处理Short-Reads FASTA/FASTQ文件的程序,里面包含了丰富的Fasta/Fastq文件格式转换、统计等命令。
http://hannonlab.cshl.edu/fastx_toolkit/

GenBank格式

以LOCUS和一些注释行开始。
序列的开头以“ORIGIN”标记,末尾以“//”标记。

EMBL格式

以标识符行(ID)开头,后面跟着更多注释行。
序列的开头以“SQ”开头标记,序末尾以“//”标记。
另外生信星球推荐了两款在线工具用于处理序列数据
1.EMBL → Fasta格式转换(在线工具):
http://www.geneinfinity.org/sms/sms_embltofasta.html
2.常见测序文件格式解析的网站:
https://genome.ucsc.edu/FAQ/FAQformat.html#format1

测序知识1.jpeg
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