在本文中你可以学到什么?
1.DNA片段化/末端修复/添加A尾(Fragment DNA、End Repair、dA-tailing)
2.接头连接( ligation adaptor)
3.PCR富集目的片段( Sample Index PCR)
4.文库质控(浓度检测&片段大小检测)
上期分享了单细胞测序2 丨丨细胞捕获&cDNA扩增,主要介绍了单细胞测序
第二环节–基因表达实验流程:GEMs形成、mRNA逆转录、二链cDNA合成与扩增。
接下来进入单细胞测序的第三环节–文库构建。文库构建可分为三个部分:DNA片段化/末端修复/添加A尾、接头连接和Index PCR(PCR富集)。

图1:百创DG000建库流程图。
1.DNA片段化/末端修复/添加A尾
DNA片段化
DNA片段化主要通过物理方法(超声、加热)或者酶切的方式将大片段的DNA随机打碎成小片段DNA。其中酶切法有一定的偏好性,打断的DNA片段大小在1kb以下,例如:200bp、350bp、500bp等,但是操作简单,节约时间。
末端修复
片段化后的DNA链存在缺口,两端均是粘性末端,需要通过末端修复反应,将片段化后的DNA的3’凸端切除,以及将5’凹端补平,转化成含有5′-磷酸基和3′-羟基的平末端DNA。
添加A尾

图2:DNA片段化/末端修复/添加A尾实验原理。
随后对DNA的3’末端加dA,转换为粘性末端,用于后续与adapter互补配对;并对DNA的5’末端进行磷酸化。
2.接头连接
随后对修复后的片段进行接头连接,主要是利用DNA连接酶,将3’端带有dA的DNA片段与adapter接头进行连接。接头的分类有两种方式:
单端Index&双端Index
可根据Index位置不同,将接头连接的方式分为单端Index&双端Index。单端Index指的是构建好的文库序列,仅在P5或P7端存在Index结构; 双端Index指在P5和P7端都存在Index结构。
长接头&短接头

图3:长接头及扩增方式(左图),短接头以及扩增方式(右图)。(图片来源于网络)
也可根据接头是否匹配PCR free建库的要求,将接头分为长接头(完整Y型接头)和短接头(非完整Y型接头)。长接头包括P5/P7+Index+Read1/Read2序列,可通过TA克隆连接到DNA片段后,形成完整的文库结构,若文库产量足量时,可不进行PCR扩增直接上机测序。短接头只包含Read1/Read2序列,通过TA克隆连接到DNA片段后,需要通过PCR扩增将P5/P7和Index序列引入文库结构中,形成完整的文库结构后进行上机测序。
3.PCR富集(Sample Index PCR) ??
对接头连接后DNA片段进行PCR扩增,扩增的产物含有大量原始模板的正反链的Insert Fragment,随后对PCR产物进行磁珠纯化,纯化后合格的产物可用于高通量测序。
4.文库质控
纯化后的PCR产物,需要进一步浓度和片段大小检测。其中浓度能达到上机测序要求即可;片段大小必须满足:片段范围为300-700bp,主峰在450-550bp;无接头片段和大片段污染。质检合格的产物可用于高通量测序。

图4:通过百创DG000平台,构建的文库片段大小质检。
单细胞平台-百创DG1000
以下是百创智造公司自主研发的单细胞平台–百创DG1000,百创DG1000是基于微流控、油滴包裹和Barcode标记等技术来实现高通量的细胞捕获。除了仪器以外,百创DG1000还有配套的2×4的独立芯片、GEM形成试剂盒、纯化试剂盒、以及建库试剂盒。
其中的BMKMANU DG1000 Library Construction Kit是一款针对Illumina高通量测序平台设计的文库构建试剂盒。本试剂盒将cDNA片段化、末端修复及末端加A尾合并成一步完成,简化了建库流程,大大降低了建库的时间;且对DNA的片段化是随机性的,无明显碱基偏好性。所得的产物纯化后,可通过试剂盒配备的接头连接试剂,实现adapter的连接。整个建库的流程仅需要~4h,操作简单方便。

图5:通过百创DG000平台,构建的文库结构。
百创DG1000部分数据展示
【DEMO数据】
上周百创智造发布7个物种(人、大鼠、鸡、鳖、黄颡鱼、许氏平鮋、牡蛎)共计14个样品的PBMC数据。涵盖了哺乳动物、禽类、爬行、鱼类、无脊椎多个类型的物种。这一发布成果是国内国产单细胞平台首次发布成体系的免费PBMC数据,可供任何科研人员免费下载使用。【链接见文末】
小鼠睾丸
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小鼠胚胎
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百创智造PBMC数据组下载链接:
链接:https://pan.baidu.com/s/17Yw3j7eZHEXjADKSUNXGIw
提取码:BMKM