Broad Institute视频笔记 Introduction to High-throughput Sequencing Data

无意间发现了油管上有一个系列视频,是Broad Institute在去年发布的课程,这个课程主要是对GATK第4版进行的一个系统的介绍。所以我也是打算把这一个系列先学习一下,这样就可以对GATK有一个系统的理解了:

这个系列视频一共有17讲,当然我也不确定自己什么时候能学完,毕竟只有晚上才能抽出时间学一些~视频地址贴在下面了

视频地址:here,有条件的同学可以看一看~

该笔记是记录了这个系列视频的第二讲,因为第一讲实在是没什么内容。在第二讲中,主讲人主要是先对测序进行了一个简单的介绍,我觉得非常好,这样的开始很适合对基因组测序比较陌生的小白拿来学习,而不是一上来就是天书。

文库制备

首先第一步是从样品里提取DNA,如果你想从RNA开始,那么就要先做反转,使其成为cDNA。之后需要把DNA进行片段化,大小大约是300-1000bp。这时你要做出选择,是对整个基因组进行测序,还是只对其中一部分进行测序,比如只对外显子进行测序。第三步就是加上接头,随后进行PCR扩增。这时文库就构建好了。

测序

把制备好的文库加入到flowcell测序,一般都会有多个lanes。每一个lane是相互独立的。在lane里,都排列着很多的簇,这些簇是用来扩增文库的。也就是“桥”扩增。同时机器可以根据荧光信号分辨出是哪一种碱基,从而对文库进行测序。有的时候,在同一个lane里会进行多个样品的测序,这种情况下,我们需要给每一个DNA片段加上barcode,来区分这一段DNA是来自哪一个样品。每一个lane最终会产生1-10billions的reads。

测序原始数据

一般我们测序得到的文件是以fastq文件来储存的。fastq文件实际上就是一个文本文件。第一行文本就是每一条read的信息,一般包括:read的名称,read group,以及是哪个lane上产生的read,还有样品名称。第二行就是测序的序列了。第三行只有加号。第四行是这条序列的测序质量分数。

全基因组测序和全外显子测序

全基因组测序,是不经过任何的片段筛选,就是我们从样品里提取出DNA以后,都用来测序,这样测到的是基因组全部的区域。而外显子测序,显而易见,只对编码基因的区域进行测序。

下面这个图就是一个例子,你可以在IGV里直观的看到全基因组测序和全外显子测序的区别:

接下来是一些可能会遇到的问题,需要你在实验过程中注意:
有时在你的实验中,你的测序结果可能没有足够的覆盖度(实验材料不足,或者实验过程中的操作造成的),这种情况是很好辨别的。也可能有的时候你的数据里的reads会出现“嵌合现象”,也就是说一对Read,其中一条来自一条染色体,另一条来自另一条染色体。在IGV里,一部分的Reads很好的和基因组比对上,而另一些没有。在外显子测序中,reads可能分布的非常不均匀。

还有可能影响的因素是GC区域,因为GC的binding很强,需要很多的energy进行GC结合。举个例子,在拷贝数分析中,我们需要辨别某一段拷贝的变化是由于DNA复制引起的,还是像下面这个图中的蓝色区域标记的高GC含量引起的read分布不均引起的。

像下面这样的图就是说明你的DNA样品里有细菌污染:

其实感觉这个主讲人在前半段讲的还挺好,到了后半段感觉那个PPT不是自己做的一样,一直在嗯嗯啊啊、支支吾吾的。讲的也不是很清楚。不过咱们学习的过程就是取其精华去其糟粕的过程~之后会继续这个系列的学习。

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