Perbezaan Antara NGS dan Sequencing Sanger

Perbezaan Utama - NGS vs Sequencing Sanger
 

Sequencing Generasi Seterusnya (NGS) dan Sequencing Sanger adalah dua jenis teknik penjujukan nukleotida yang dibangunkan sepanjang masa. Kaedah Sequencing Sanger telah digunakan secara meluas selama bertahun-tahun dan NGS menggantikannya baru-baru ini kerana kelebihannya. Perbezaan utama antara NGS dan Sequencing Sanger adalah bahawa NGS berfungsi pada prinsip penjujukan berjuta-juta urutan secara serentak dengan cara yang cepat melalui sistem penjujukan sementara Pengguan Sanger berfungsi pada penamatan rantai utama kerana penggabungan selektif dideoxynucleotides oleh enzim DNA polymerase semasa replikasi DNA dan menyebabkan pemisahan serpihan oleh kapilari elektroforesis.

KANDUNGAN
1. Gambaran Keseluruhan dan Perbezaan Utama
2. Apakah urutan nukleotida
3. Apakah NGS
4. Apakah urutan Sanger
5. Side by Side Comparison - NGS vs Sequencing Sanger
6. Ringkasan

Apakah urutan nukleotida?

Maklumat genetik disimpan dalam urutan nukleotida DNA atau RNA organisma. Proses menentukan urutan nukleotida yang betul (menggunakan empat pangkalan) dalam fragmen yang diberikan (dalam gen, kumpulan gen, kromosom, dan genom lengkap) dikenali sebagai urutan nukleotida. Ia sangat penting dalam kajian genomik, kajian forensik, virologi, biologi sistematik, diagnosis perubatan, bioteknologi dan dalam banyak bidang lain untuk menganalisis struktur dan fungsi gen. Terdapat pelbagai kaedah penjujukan yang dikembangkan oleh saintis. Di antaranya, Penjujukan Sanger yang dikembangkan oleh Frederick Sanger pada tahun 1977 telah digunakan secara meluas dan dipopulerkan untuk tempoh yang panjang sehingga Penggubahan Generasi Seterusnya menggantikannya.

Apakah NGS?

Urutan Generasi Seterusnya (NGS) adalah istilah yang digunakan untuk merujuk kepada proses penjujukan tinggi moden. Ia menerangkan beberapa teknologi penjujukan moden yang berbeza yang merevolusikan kajian genomik dan Biologi Molekul. Teknik-teknik tersebut adalah penjujukan Illumina, penjujukan Roche 454, penjujukan Ion Proton dan penjujukan SOLiD (Sequencing by Oligo Ligation Detection). Sistem NGS lebih cepat dan lebih murah. Empat kaedah penjujukan DNA utama digunakan dalam sistem NGS iaitu; pyrosequencing, penjujukan oleh sintesis, penjujukan oleh ligation dan urutan semikonduktor ion. Sebilangan besar helai DNA atau RNA (berjuta-juta) boleh diselaraskan selari. Ia membolehkan penjujukan seluruh genom organisma dalam tempoh masa yang singkat, tidak seperti penjujukan Sanger yang memerlukan lebih banyak masa.

NGS mempunyai banyak kelebihan berbanding kaedah Sanger urutan konvensional. Ia adalah proses kelajuan tinggi, lebih tepat dan kos efektif yang boleh dilakukan dengan saiz sampel yang kecil. NGS boleh digunakan dalam kajian metagenomik, dalam mengesan variasi dalam genom individu kerana penyisipan dan penghapusan dan sebagainya dan dalam analisis ekspresi gen.

Rajah_1: Perkembangan dalam urutan NGS

Apakah urutan Sanger?

Sequencing Sanger adalah kaedah penjujukan yang dikembangkan oleh Frederick Sanger dan rakan-rakannya pada tahun 1977 untuk menentukan susunan nukleotida yang tepat dari fragmen DNA yang diberikan. Ia juga dikenali sebagai penjujukan rantai penamatan atau Penjujukan Dideoxy. Prinsip kerja kaedah ini ialah penamatan sintesis strand dengan penggabungan selektif rantai yang mengakhiri dideoxynucleotides (ddNTPs) seperti ddGTP, ddCTP, ddATP dan ddTTP oleh polimerase DNA semasa replikasi DNA. Nukleotida biasa mempunyai 3 kumpulan OH untuk pembentukan ikatan fosfodiester antara nukleotida bersebelahan untuk meneruskan pembentukan untai. Walau bagaimanapun, ddNTPs kekurangan kumpulan OH 3 'ini dan tidak dapat membentuk ikatan fosfodiester antara nukleotida. Oleh itu, pemanjangan rantaian terhenti.

Dalam kaedah ini, DNA tunggal terkandas yang akan disusun berfungsi sebagai helai template untuk dalam vitro Sintesis DNA. Keperluan lain adalah primer oligonukleotide, prekursor deoxynucleotide dan enzim polimerase DNA. Apabila hujung flanking fragmen sasaran diketahui, primer boleh direka dengan mudah untuk replikasi DNA. Empat reaksi sintesis DNA yang berasingan dilakukan dalam empat tiub berasingan. Setiap tiub mempunyai ddNTPs berasingan, bersama dengan keperluan lain. Daripada nukleotida tertentu, campuran dNTP dan ddNTPs ditambahkan. Begitu juga, empat tindak balas berasingan dilakukan dalam empat tiub dengan empat campuran. Selepas reaksi, pengesanan serpihan DNA dan penukaran corak serpihan ke dalam maklumat urutan dilakukan. Hasil serpihan DNA adalah panas denatured dan dipisahkan oleh elektroforesis gel. Sekiranya nukleotida radioaktif digunakan, corak banding dalam gel polyacrylamide dapat divisualisasikan oleh autoradiography. Apabila kaedah ini menggunakan dideoxynucleotides yang diberi nama secara fluoresen, ia boleh dikurangkan ke bawah gel yang dibaca dan disalurkan melalui rasuk laser untuk dikesan oleh pengesan pendarfluor. Untuk mengelakkan ralat yang mungkin timbul apabila urutan dibaca oleh mata dan masuk secara manual ke komputer, kaedah ini berkembang menjadi penggunaan sequencer automatik ditambah dengan komputer.

Ini adalah kaedah yang digunakan untuk menjejaki DNA dari projek Genom Manusia. Kaedah ini masih digunakan dengan pengubahsuaian lanjutan kerana ia memberikan maklumat urutan yang tepat walaupun merupakan proses yang mahal dan perlahan.

Figure_2: Sequencing Sanger

Apakah perbezaan di antara NGS dan Sequencing Sanger?

NGS vs Sequencing Sanger
Sequencing Generation Next (NGS) merujuk kepada proses penjujukan tinggi moden yang tinggi. Ia menerangkan beberapa teknologi penjujukan moden yang berbeza	Sequencing Sanger adalah kaedah penjujukan yang dibangunkan oleh Frederick Sanger untuk menentukan susunan nukleotida yang tepat dari fragmen DNA yang diberikan.
Keberkesanan kos
NGS adalah proses yang lebih murah kerana ia mengurangkan masa, kuasa manusia dan bahan kimia.	Ini adalah proses yang mahal kerana memerlukan masa, kuasa manusia dan lebih banyak bahan kimia.
Kelajuan
Ini lebih cepat kerana kedua-dua pengesanan kimia dan pengesanan isyarat banyak helai berlaku selari.	Ini memakan masa kerana pengesanan kimia dan pengesanan isyarat berlaku kerana dua proses berasingan dan hanya pada helai boleh dibaca pada satu masa.
Kebolehpercayaan
NGS boleh dipercayai.	Penjujukan Sanger tidak boleh dipercayai
Saiz sampel
NGS memerlukan kurang jumlah DNA.	Kaedah ini memerlukan sejumlah besar DNA templat.
Pangkalan DNA setiap Fragmen Terjejas
Bilangan asas DNA bagi serpihan urutan adalah lebih rendah daripada kaedah Sanger	Menjana urutan lebih panjang daripada urutan NGS.

Ringkasan - NGS vs Sequencing Sangu

NGS dan Sequencing Sanger adalah teknik penjujukan nukleotida yang digunakan secara meluas dalam Biologi Molekul. Penjujukan Sanger adalah kaedah penjujukan awal yang digantikan oleh NGS. Perbezaan utama antara NGS dan Sequencing Sanger ialah NGS adalah proses kelajuan tinggi, lebih tepat dan kos efektif daripada penjujukan Sanger. Kedua-dua teknik mencipta wabak utama dalam Genetik dan Bioteknologi.

Rujukan:
1. Nowrousian, Minou. "Teknik Pengaturan Generasi Seterusnya untuk Mikroorganisme Eukariotik: Penyelesaian Berasaskan Sequencing kepada Masalah Biologi." Eukaryotic Cell. American Society for Microbiology, September 2010. Web. 18 Feb. 2017
2. Sanger, F., S. Nicklen, dan A. R. Coulson. "Penjujukan DNA dengan perencat pengakhiran rantai." Prosiding Akademi Sains Negara 74.12 (1977): 5463-467. Web.
3. Liu, Lin, Yinhu Li, Siliang Li, Ni Hu, Yimin He, Ray Pong, Danni Lin, Lihua Lu, dan Maggie Law. "Perbandingan Sistem Penggubahan Seterusnya." Jurnal Bioperubatan dan Bioteknologi 2012 (2012): 1-11. Web.

Image Courtesy:
"Sanger-sequencing" Oleh Estevezj - Kerja sendiri (CC BY-SA 3.0) melalui Wikimedia Commons 
"Perkembangan dalam penjujukan generasi seterusnya" Oleh Nederbragt, Lex (2012) - (CC BY 3.0) melalui Wikimedia Commons