Tofauti Muhimu – NGS vs Mfuatano wa Sanger
Mipangilio ya Kizazi Kifuatacho (NGS) na Upangaji Sanger ni aina mbili za mbinu za upangaji wa nyukleotidi zilizotengenezwa kwa wakati. Mbinu ya Kupanga Sanger ilitumika sana kwa miaka mingi na NGS iliibadilisha hivi majuzi kutokana na faida zake. Tofauti kuu kati ya NGS na Sanger Sequencing ni kwamba NGS hufanya kazi kwa kanuni ya kupanga mamilioni ya mfuatano kwa wakati mmoja kwa njia ya haraka kupitia mfumo wa ufuataji wakati Sanger Sequencing inafanya kazi kwenye mkuu wa usitishaji wa mnyororo kutokana na kuingizwa kwa kuchagua dieoxynucleotides na kimeng'enya cha DNA polymerase. wakati wa urudiaji wa DNA na kusababisha kutenganishwa kwa vipande na electrophoresis ya capillary.
Mfuatano wa Nucleotide ni nini?
Taarifa za kinasaba huhifadhiwa katika mfuatano wa nyukleotidi wa DNA au RNA ya kiumbe. Mchakato wa kubainisha mpangilio sahihi wa nyukleotidi (kwa kutumia besi nne) katika kipande fulani (katika jeni, nguzo ya jeni, kromosomu, na jenomu kamili) hujulikana kama mpangilio wa nyukleotidi. Ni muhimu sana katika masomo ya jeni, tafiti za mahakama, virusi, utaratibu wa kibiolojia, uchunguzi wa kimatibabu, teknolojia ya kibayoteknolojia na katika nyanja nyingine nyingi kuchanganua muundo na kazi ya jeni. Kuna aina tofauti za mbinu za mpangilio zilizotengenezwa na wanasayansi. Miongoni mwao, mfuatano wa Sanger uliotengenezwa na Frederick Sanger mwaka wa 1977 ulitumiwa sana na kujulikana kwa muda mrefu hadi Ufuataji wa Kizazi Kijacho ulipoibadilisha.
NGS ni nini?
Next Generation Sequencing (NGS) ni neno linalotumiwa kurejelea michakato ya kisasa ya upangaji matokeo ya juu. Inafafanua idadi ya teknolojia tofauti za kisasa za kupanga mpangilio ambazo zilileta mapinduzi katika masomo ya jeni na Biolojia ya Molekuli. Mbinu hizo ni mpangilio wa Illumina, mpangilio wa Roche 454, upangaji wa Ion Proton na ufuataji wa SOLiD (Kufuatana na Kugundua Ligation ya Oligo). Mifumo ya NGS ni ya haraka na ya bei nafuu. Mbinu nne kuu za kupanga DNA zinatumika katika mifumo ya NGS yaani; pyrosequencing, mpangilio kwa usanisi, mpangilio kwa kuunganisha na semiconductor ya ioni. Idadi kubwa ya nyuzi za DNA au RNA (mamilioni ya) zinaweza kupangwa sambamba. Huruhusu mpangilio wa jenomu zima la viumbe ndani ya muda mfupi, tofauti na mpangilio wa Sanger ambao huchukua muda zaidi.
NGS ina faida nyingi kuliko njia ya kawaida ya mpangilio wa Sanger. Ni mchakato wa kasi ya juu, sahihi zaidi na wa gharama nafuu ambao unaweza kufanywa na saizi ndogo ya sampuli. NGS inaweza kutumika katika tafiti za metagenomic, katika kugundua tofauti ndani ya jenomu binafsi kutokana na kuingizwa na kufuta n.k. na katika uchanganuzi wa semi za jeni.
Kielelezo_1: Maendeleo katika Mfuatano wa NGS
Mfuatano wa Sanger ni nini?
Mfuatano wa Sanger ni mbinu ya mfuatano iliyotengenezwa na Frederick Sanger na wenzake mwaka wa 1977 ili kubainisha mpangilio sahihi wa nyukleotidi wa kipande fulani cha DNA. Pia inajulikana kama mpangilio wa kukomesha mnyororo au mpangilio wa Dideoxy. Kanuni ya kazi ya njia hii ni kukomesha usanisi wa uzi kwa kujumuisha kwa kuchagua mnyororo unaomaliza dieoxynucleotides (ddNTPs) kama vile ddGTP, ddCTP, ddATP na ddTTP kwa DNA polima wakati wa urudufishaji wa DNA. Nucleotidi za kawaida zina vikundi 3 vya OH kwa ajili ya kuunda kifungo cha phosphodiester kati ya nyukleotidi zilizo karibu ili kuendelea na malezi ya strand. Hata hivyo, ddNTPs hazina kundi hili la 3’ OH na haziwezi kuunda vifungo vya phosphodiester kati ya nyukleotidi. Kwa hivyo, urefu wa mnyororo umekoma.
Katika mbinu hii, DNA yenye ncha moja itakayopangwa hutumika kama kiolezo cha usanisi wa DNA ya ndani. Mahitaji mengine ni oligonucleotide primer, deoxynucleotide precursors na DNA polymerase enzyme. Wakati ncha za pembeni za kipande kinacholengwa zinajulikana, vianzio vinaweza kuundwa kwa urahisi kwa ajili ya uigaji wa DNA. Athari nne tofauti za usanisi wa DNA hufanywa katika mirija minne tofauti. Kila mrija una ddNTP tofauti, pamoja na mahitaji mengine. Kutoka kwa nyukleotidi fulani, mchanganyiko wa dNTP na ddNTPs huongezwa. Vile vile, athari nne tofauti zinafanywa katika mirija minne yenye michanganyiko minne. Baada ya athari, ugunduzi wa vipande vya DNA na ubadilishaji wa muundo wa kipande kuwa habari ya mlolongo hufanywa. Vipande vya DNA vinavyotokana na joto hupunguzwa na kutenganishwa na electrophoresis ya gel. Iwapo nyukleotidi zenye mionzi zitatumiwa, muundo wa banding katika jeli ya Polyacrylamide unaweza kuonyeshwa kwa taswira ya otoradiografia. Mbinu hii inapotumia dieoxynucleotides yenye alama ya umeme, inaweza kupunguzwa chini ya jeli iliyosomwa na kupitishwa kupitia boriti ya leza ili kutambuliwa na kigunduzi cha umeme. Ili kuepuka hitilafu zinazoweza kutokea wakati mfuatano unasomwa kwa jicho na kuingia mwenyewe kwenye kompyuta, njia hii ilitengenezwa na kuwa matumizi ya mpangilio wa kiotomatiki pamoja na kompyuta.
Hii ndiyo mbinu inayotumika kupanga DNA kutoka kwa mradi wa Jeni la Binadamu. Njia hii bado inatumika na marekebisho ya hali ya juu kwa sababu inatoa taarifa sahihi za mfuatano licha ya kuwa mchakato wa gharama kubwa na wa polepole.
Kielelezo_2: Mpangilio wa Sanger
Kuna tofauti gani kati ya NGS na Mfuatano wa Sanger?
NGS dhidi ya Mfuatano wa Sanger |
|
| Mipangilio ya Kizazi Kifuatacho (NGS) inarejelea michakato ya kisasa ya upangaji wa matokeo ya juu. Inafafanua idadi ya teknolojia tofauti za kisasa za mpangilio | Mfuatano wa Sanger ni mbinu ya mfuatano iliyotengenezwa na Frederick Sanger ili kubainisha mpangilio sahihi wa nyukleotidi wa kipande fulani cha DNA. |
| Ufanisi wa Gharama | |
| NGS ni mchakato wa bei nafuu kwa sababu unapunguza muda, nguvu za binadamu na kemikali. | Huu ni mchakato wa gharama kwa sababu unachukua muda, nguvu za kiume na kemikali zaidi. |
| Kasi | |
| Hii ni haraka kwa kuwa ugunduzi wa kemikali na ugunduzi wa mawimbi wa nyuzi nyingi hufanyika sambamba. | Hii inachukua muda kwa kuwa ugunduzi wa kemikali na ugunduzi wa mawimbi hufanyika kama michakato miwili tofauti na kwenye uzi pekee ndio unaoweza kusoma kwa wakati mmoja. |
| Kuegemea | |
| NGS inategemewa. | Mfuatano wa sanger hauaminiki sana |
| Sampuli ya Ukubwa | |
| NGS inahitaji kiasi kidogo cha DNA. | Njia hii inahitaji kiasi kikubwa cha kiolezo cha DNA. |
| Misingi ya DNA kwa Kila Sehemu Iliyopangwa | |
| Idadi ya besi za DNA kwa kila kipande kilichopangwa ni ndogo kuliko mbinu ya Sanger | Mifuatano ya kuzalisha ni ndefu kuliko mifuatano ya NGS. |
Muhtasari – NGS dhidi ya Mfuatano wa Sanger
NGS na Upangaji Sanger ni mbinu za mpangilio wa nyukleotidi zinazotumiwa sana katika Biolojia ya Molekuli. Upangaji wa Sanger ni njia ya mapema ya kupanga ambayo ilibadilishwa na NGS. Tofauti kuu kati ya NGS na Sanger Sequencing ni kwamba NGS ni kasi ya juu, sahihi zaidi na ya gharama nafuu ya mchakato kuliko mpangilio wa Sanger. Mbinu zote mbili zilizua milipuko mikuu katika Jenetiki na Bayoteknolojia.
