Perbedaan Antara NGS dan Sanger Sequencing

Perbedaan Kunci - NGS vs Sanger Sequencing
 

Next Generation Sequencing (NGS) dan Sanger Sequencing adalah dua jenis teknik sequencing nukleotida yang dikembangkan dari waktu ke waktu. Metode Sanger Sequencing telah banyak digunakan selama bertahun-tahun dan NGS menggantinya baru-baru ini karena kelebihannya. Perbedaan utama antara NGS dan Sanger Sequencing adalah itu NGS bekerja berdasarkan prinsip sekuensing jutaan sekuens secara simultan dengan cara cepat melalui sistem sekuensing sedangkan Sanger Sequencing bekerja berdasarkan prinsip pemutusan rantai karena penggabungan selektif dari dideoksinukleotida oleh enzim DNA polimerase selama replikasi DNA dan menghasilkan pemisahan fragmen dengan kapiler elektroforesis.

ISI
1. Ikhtisar dan Perbedaan Utama
2. Apa itu Sequencing Nukleotida
3. Apa itu NGS
4. Apa itu Sanger Sequencing
5. Perbandingan Berdampingan - NGS vs Sanger Sequencing
6. Ringkasan

Apa itu Sequencing Nukleotida?

Informasi genetik disimpan dalam urutan nukleotida dari DNA atau RNA suatu organisme. Proses penentuan urutan nukleotida yang benar (menggunakan empat basa) dalam fragmen yang diberikan (dalam gen, kluster gen, kromosom, dan genom lengkap) dikenal sebagai sekuensing nukleotida. Ini sangat penting dalam studi genom, studi forensik, virologi, sistematika biologis, diagnosis medis, bioteknologi dan dalam banyak bidang lain untuk menganalisis struktur dan fungsi gen. Ada berbagai jenis metode pengurutan yang dikembangkan oleh para ilmuwan. Diantara mereka, Sanger sequencing dikembangkan oleh Frederick Sanger pada tahun 1977 secara luas digunakan dan dipopulerkan untuk jangka waktu yang lama sampai Sequencing Generasi Selanjutnya menggantinya.

Apa itu NGS?

Next Generation Sequencing (NGS) adalah istilah yang digunakan untuk merujuk pada proses sekuensing throughput tinggi modern. Ini menggambarkan sejumlah teknologi sequencing modern yang berbeda yang merevolusi studi genom dan Biologi Molekuler. Teknik-teknik tersebut adalah sequencing Illumina, sequencing Roche 454, sequencing Ion Proton dan sequencing SOLiD (Sequencing by Oligo Ligation Detection). Sistem NGS lebih cepat dan lebih murah. Empat metode sekuensing DNA utama yang digunakan dalam sistem NGS yaitu; pyrosequencinging, sequencing dengan sintesis, sequencing oleh ligasi dan sequencing semiconductor ion. Sejumlah besar untai DNA atau RNA (jutaan) dapat diurutkan sejajar. Ini memungkinkan pengurutan seluruh genom organisme dalam periode waktu yang singkat, tidak seperti pengurutan Sanger yang membutuhkan lebih banyak waktu.

NGS memiliki banyak keunggulan dibandingkan metode Sanger sequencing konvensional. Ini adalah proses kecepatan tinggi, lebih akurat dan hemat biaya yang dapat dilakukan dengan ukuran sampel kecil. NGS dapat digunakan dalam studi metagenomik, dalam mendeteksi variasi dalam genom individu karena penyisipan dan penghapusan dll. Dan dalam analisis ekspresi gen.

Gambar_1: Perkembangan dalam Urutan NGS

Apa itu Sanger Sequencing?

Sanger Sequencing adalah metode pengurutan yang dikembangkan oleh Frederick Sanger dan rekan-rekannya pada tahun 1977 untuk menentukan urutan nukleotida yang tepat dari fragmen DNA yang diberikan. Ia juga dikenal sebagai urutan terminasi rantai atau Sekuensing oksida. Prinsip kerja metode ini adalah penghentian sintesis untai dengan penggabungan selektif rantai yang mengakhiri dideoksinukleotida (ddNTPs) seperti ddGTP, ddCTP, ddATP dan ddTTP oleh DNA polimerase selama replikasi DNA. Nukleotida normal memiliki 3 'gugus OH untuk pembentukan ikatan fosfodiester antara nukleotida yang berdekatan untuk melanjutkan pembentukan untai. Namun, ddNTP tidak memiliki gugus OH 3 'ini dan tidak dapat membentuk ikatan fosfodiester antara nukleotida. Oleh karena itu, perpanjangan rantai berhenti.

Dalam metode ini, untai untai tunggal yang akan diurutkan berfungsi sebagai untai templat in vitro Sintesis DNA. Persyaratan lain adalah primer oligonukleotida, prekursor deoksinukleotida dan enzim DNA polimerase. Ketika ujung mengapit dari fragmen target diketahui, primer dapat dengan mudah dirancang untuk replikasi DNA. Empat reaksi sintesis DNA terpisah dilakukan dalam empat tabung terpisah. Setiap tabung memiliki ddNTP yang terpisah, bersama dengan persyaratan lainnya. Dari nukleotida tertentu, campuran dNTP dan ddNTP ditambahkan. Demikian juga, empat reaksi terpisah dilakukan dalam empat tabung dengan empat campuran. Setelah reaksi, deteksi fragmen DNA dan konversi pola fragmen menjadi informasi urutan dilakukan. Fragmen DNA yang dihasilkan didenaturasi panas dan dipisahkan oleh elektroforesis gel. Jika nukleotida radioaktif digunakan, pola pita pada gel poliakrilamida dapat divisualisasikan dengan autoradiografi. Ketika metode ini menggunakan dideoxynucleotides yang ditandai dengan fluoresensi, ia dapat dikurangi melalui pembacaan gel dan dilewatkan melalui sinar laser untuk dideteksi oleh detektor fluoresen. Untuk menghindari kesalahan yang mungkin timbul ketika urutan dibaca oleh mata dan masuk secara manual ke komputer, metode ini dikembangkan menjadi penggunaan sequencer otomatis yang digabungkan dengan komputer.

Ini adalah metode yang digunakan untuk mengurutkan DNA dari proyek Genom Manusia. Metode ini masih digunakan dengan modifikasi canggih karena memberikan informasi urutan yang akurat meskipun prosesnya mahal dan lambat.

Figure_2: Sanger Sequencing

Apa perbedaan antara NGS dan Sanger Sequencing?

NGS vs Sanger Sequencing
Next Generation Sequencing (NGS) merujuk pada proses sekuensing throughput tinggi modern. Ini menjelaskan sejumlah teknologi sequencing modern yang berbeda	Sanger Sequencing adalah metode sekuensing yang dikembangkan oleh Frederick Sanger untuk menentukan urutan nukleotida yang tepat dari fragmen DNA yang diberikan.
Efektivitas biaya
NGS adalah proses yang lebih murah karena mengurangi waktu, tenaga, dan bahan kimia.	Ini adalah proses yang mahal karena membutuhkan waktu, tenaga manusia dan lebih banyak bahan kimia.
Kecepatan
Ini lebih cepat karena deteksi kimia dan deteksi sinyal dari banyak untai terjadi paralel.	Ini memakan waktu karena deteksi kimia dan deteksi sinyal terjadi sebagai dua proses terpisah dan hanya pada untai dapat membaca pada suatu waktu.
Keandalan
NGS dapat diandalkan.	Sequencing Sanger kurang dapat diandalkan
Ukuran sampel
NGS membutuhkan jumlah DNA yang lebih sedikit.	Metode ini membutuhkan sejumlah besar templat DNA.
Basa DNA per Fragmen Berurutan
Jumlah basis DNA per fragmen berurutan lebih rendah dari metode Sanger	Membuat urutan lebih panjang dari urutan NGS.

Ringkasan - NGS vs Sanger Sequencing

NGS dan Sanger Sequencing adalah teknik pengurutan nukleotida yang banyak digunakan dalam Biologi Molekuler. Sanger sequencing adalah metode sequencing awal yang digantikan oleh NGS. Perbedaan utama antara NGS dan Sanger Sequencing adalah bahwa NGS adalah proses kecepatan tinggi, lebih akurat dan hemat biaya daripada Sanger sequencing. Kedua teknik menciptakan wabah besar dalam Genetika dan Bioteknologi.

Referensi:
1. Nowrousian, Minou. "Teknik Sequencing Generasi Selanjutnya untuk Mikroorganisme Eukariotik: Solusi Berbasis Sequencing untuk Masalah Biologis." Sel eukariotik. American Society for Microbiology, September 2010. Web. 18 Feb 2017
2. Sanger, F., S. Nicklen, dan A. R. Coulson. “Pengurutan DNA dengan inhibitor pemutusan rantai.” Prosiding National Academy of Sciences 74.12 (1977): 5463-467. Web.
3. Liu, Lin, Yinhu Li, Li Siliang, Ni Hu, Yimin He, Ray Pong, Danni Lin, Lihua Lu, dan Hukum Maggie. "Perbandingan Sistem Sequencing Generasi Selanjutnya." Jurnal Biomedis dan Bioteknologi 2012 (2012): 1-11. Web.

Gambar milik:
“Sanger-sequencing” Oleh Estevezj - Pekerjaan sendiri (CC BY-SA 3.0) melalui Commons Wikimedia 
“Perkembangan dalam sequencing generasi berikutnya” Oleh Nederbragt, Lex (2012) - (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia