Slides -i._minkin
- 1. Reference-assisted chromosome assembly Kim J, Larkin DM, Cai Q, Asan, Zhang Y, Ge RL, Auvil L, Capitanu B, Zhang G, 2Lewin HA, Ma J. PNAS USA 2013 Jan 29 Äîêëàä÷èê: Èëüÿ Ìèíêèí ÑÏáÀÓ ÐÀÍ 27 àïðåëÿ 2013 1 / 28
- 3. Ìîòèâàöèÿ Ñåêâåíèðóåòñÿ âñå áîëüøå è áîëüøå ãåíîìîâ Íå òàê ñëîæíî ïîëó÷èòü êîíòèãè Êàê ñîáðàòü êîíòèãè â ãåíîì? Íåîáõîäèìî ãåíîì êàðòèðîâàòü Òðóäîåìêî è äîðîãî Áîëü 3 / 28
- 4. Ñáîðêà ïî ðåôåðåíñó ×òî ïðåäëàãàëîñü ðàíåå: Ëþäè ïûòàëèñü ïðèêëàäûâàòü ðèäû/êîíòèãè ê ðåôåðåíñó Ñêëåèâàÿ êîíòèãè è íàõîäÿ âîçìîæíûå íåïðàâèëüíûå ñî÷ëåíåíèÿ Íåêîòîðûå äàæå èñïîëüçóþò ôèëîãåíåòèêó Òåì íå ìåíåå, ðåôåðåíñ ïðè ýòîì îäèí Ëèáî èñïîëüçóþòñÿ ïîïàðíûå ñðàâíåíèÿ 4 / 28
- 5. Îáùèé îáçîð ìåòîäà Ñðàâíèòåëüíàÿ ãåíîìèêà íàì ïîìîæåò Âîçüìåì ðåôåðåíñ Íàéäåì synteny-áëîêè ìåæäó äâóìÿ ãåíîìàìè Ïîñìîòðèì íà áëîêè íà êîíöàõ êîíòèãîâ Áåäà ìîãóò áûòü íåëèíåéíûå ïåðåñòðîéêè Äàâàéòå âîçüìåì åùå âíåøíèå ãåíîìû È ïîïðîáóåì îöåíèòü âåðîÿòíîñòü ñëåäîâàíèÿ ôðàãìåíòîâ 5 / 28
- 6. Îáùèé îáçîð ìåòîäà Íàõîäèì synteny-ôðàãìåíòû ìåæäó ðåôåðåíñîì è ñîáèðàåìûì ãåíîìîì Îòñëåæèâàåì òå æå ôðàãìåíòû âî âíåøíèõ ãåíîìàõ Îöåíèâàåì âåðîÿòíîñòü ñëåäîâàíèÿ îäíîãî ôðàãìåíòà ïîñëå äðóãîãî Ïðèêðó÷èâàåì ïàðíóþ èíôîðìàöèþ Ñòðîèì âçâåøåííûé ãðàô èç ñîåäèíåíèé ìåæäó áëîêàìè Âåñ ðåáðà ýòî âçâåøåííàÿ ñóììà = âåðîÿòíîñòü + ïàðíàÿ èíôîðìàöèÿ Áóäåì æàäíî ñêëåèâàòü êîíòèãè 6 / 28
- 7. Ãðàô Ó êàæäîãî áëîêà åñòü ãîëîâà bh è õâîñò bt Còðîèì ãðàô, ãäå V = {bh , bt |b ∈ B} Êàæäûé áëîê èìååò íîìåð ñî çíàêîì Íîìåðà ìîæíî ïîëó÷èòü, åñëè îáîéòè ãðàô Êàæäîå ðåáðî ýòî ïàðà (i, j), ãäå i è j ýòî íîìåðà áëîêîâ Ðèñ. 1: Ïðèìåð ãðàôà èç òðåõ áëîêîâ. Íîìåðà áëîêîâ ìîæíî ïðî÷èòàòü êàê (b1, −b2, b3) ëèáî êàê (−b3, b2, −b1) 7 / 28
- 8. Ðåáðà Âåñà ðåáåð îïðåäåëÿþòñÿ êàê: w(i, j) = 1 i = −j αProb(i, j) + (1 − α)Link(i, j) èíà÷å Prob(i, j) ýòî àïîñòåðèîðíàÿ âåðîÿòíîñòü ñëåäîâàíèÿ áëîêîâ i è j Link(i, j) ýòî score ïîñ÷èòàííûé ïðè ïîìîùè ïàðíûõ ðèäîâ α ìîæíî îöåíèòü èñõîäÿ èç ðåàëüíûõ äàííûõ 8 / 28
- 9. Ñîäåðæàòåëüíàÿ êàðòèíêà Ðèñ. 2: Îáçîð ìåòîäà 9 / 28
- 10. Êàê ìû ñ÷èòàåì Prob(i, j) Ìû ïðåäïîëàãàåì, ÷òî ó íàñ åñòü ôèëîãåíèÿ Ñíà÷àëà ïåðåñàæèâàåì äåðåâî Ìåæäó A1 è T äîáàâëÿåòñÿ íîâûé êîðåíü A0 t(A0, T) = t(A1, R), t(A1, A0) = 0 Ðèñ. 3: Ïåðåñàäêà äåðåâà 10 / 28
- 11. Êàê ìû ñ÷èòàåì Prob(i, j) Ïóñòü â ãåíîìå T åñòü áëîê bi, òîãäà pT (i) è sT (i) ýòî ñëåäóþùèé è ïðåäûäóùèé áëîêè Åñëè pT (j) = i è sT (i) = j, ìû ãîâîðèì, ÷òî bi è bj ñìåæíû â ãåíîìå T, ò.å. AT (i, j) = 1 Prob(i, j) = P(AT (i, j) = 1|DT ) = = P(pT (j) = i|DT )P(sT (i) = j|DT ) Ïîñ÷èòàåì P(pT (j) = i|DT ) ïî ôîðìóëå Áàéåñà: P(pT (j) = i|DT ) = P(DT |PT (j) = i)P(PT (j) = i) P(DT ) 11 / 28
- 12. Åùå îäíî ïðåäïîëîæåíèå P(pT (j) = i|DT ) = P(DT |pT (j) = i)P(pT (j) = i) k P(DT |pT (j) = k)P(pT (j) = k) Ïðåäïîëàãàåì, ÷òî âñå àïðèîðíûå âåðîÿòíîñòè P(pT (j) = i) îäèíàêîâûå: P(pT (j) = i|DT ) = P(DT |pT (j) = i) k P(DT |pT (j) = k) Åñëè T ýòî ëèñò äåðåâà, òî ïðàâäîáèå îïðåäåëÿåòñÿ ïðîñòî: P(DT |pT (j) = i) = 1 pT (j) = i 0 èíà÷å 12 / 28
- 13. Åñëè ìû íå â ëèñòå Åñëè T ýòî êîðåíü ïîääåðåâà ñ äâóìÿ äî÷åðíèìè óçëàìè L è R: P(pT (j) = i|DT ) = P(DL|pT (j) = i)P(DR|pT (j) = i) = = k P(DL|pL(j) = k) P(pL(j) = k|pT (j) = k)× × k P(DR|pR(j) = k) P(pR(j) = k|pT (j) = i) P(pL(j) = k|pT (j) = k) ýòî âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî â ãåíîìå L áëîê, ñòîÿùèé ïåðåä j âäðóã çàìåíèëñÿ íà k 13 / 28
- 14. Êàê îöåíèòü âåðîÿòíîñòü çàìåíû áëîêà Ýòà âåðîÿòíîñòü îöåíèâàåòñÿ ïðè ïîìîùè ìîäåëè ýâîëþöèè ÄÍÊ Jukes-Cantor ðàñøèðåííîé äëÿ òî÷åê ðàçëîìà: P(pL(j) = k|pT (j) = k) = 1 2n − 1 − 2n − 2 2n − 1 e−(2n−1)µtTL Ãäå: n ÷èñëî áëîêîâ µ ïàðàìåòð ìîäåëè (äëÿ âñåõ óçëîâ îäèí) tTL äëèíà âåòâè 14 / 28
- 15. Êàê óçíàòü çíà÷åíèå µ 15 / 28
- 16. Òåïåðü ñ÷èòàåì score äëÿ ïàðíîé èíôîðìàöèè Ðàññìîòðèì ñëó÷àé äëÿ ðàçíûõ scaold'îâ Nir (i, j) êîëè÷åñòâî ïàðíûõ ðèäîâ, ïðèëîæèâøèõñÿ â áëîêè i è j Ðàññòîÿíèå íå äîëæíî ïðåâûøàòü ðàçìåð âñòàâêè + 2SD 16 / 28
- 17. Ñëó÷àé îäèíàêîâûõ scaold'îâ Íàéäåì ïàðíûå ðèäû, äèñòàíöèÿ ìåæäó êîòîðûìè = ðàññòîÿíèå âñòàâêè +/- 2SD Ïî ðåãèîíàì ìåæäó áëîêàìè ïðîéäåìñÿ ñêîëüçÿùèì îêíîì Îêíà ñ÷èòàþò ïîêðûòèå è çàåçæàþòâ áëîêè íà Lf = 50 Kbp Ðàçìåð îêíà Lw = 1 Kbp, ïåðåêðûòèå = Lw /2 Äëÿ êàæäîãî îêíà ñ÷èòàåì pa = ïîêðûòèå îòíîñèòåëüíî ñðåäíåãî ïî âñåì ñêàôôîëäàì Pia(i, j) = ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå pa 17 / 28
- 18. Òåïåðü ñ÷èòàåì Link(i, j) Ñîáåðåì âñå â êó÷ó Pir (i, j) çíà÷åíèå Nir (i, j) îòíîñèòåëüíî ñðåäíåãî ïî âñåì âîçìîæíûì ðåáðàì P(i, j) = Pir (i, j) sf (i) = sf (j) Pia(i, j) sf (i) = sf (j) 18 / 28
- 19. Ñêëåèâàåì êîíòèãè íàïðàâî è íàëåâî 19 / 28
- 20. Ñèíòåòè÷åñêèé òåñò Âîçüìåì äâå ÷åëîâå÷åñêèå õðîìîñîìû Ïîïðîñèì Evolver ñãåíåðèðîâàòü íàì 12 ñèíòåòè÷åñêèõ ãåíîìîâ Îäèí ãåíîì âñåãäà áóäåò ðåôåðåíñîì Êàêîé-òî äðóãîé áóäåò ñîáèðàåìûì Îñòàëüíûå áóäóò âíåøíèìè Ðèñ. 4: Ñèíòåòè÷åñêèé òåñò 20 / 28
- 21. Ïîïðîáóåì óëó÷øèòü ðåàëüíûå ñáîðêè Äàííûå îò Genome Assembly Gold-Standard Evaluations (GAGE) Ñåìü ñáîðîê 14-é õðîìîñîìû ÷åëîâåêà Ìûøü è îðàíãóòàíã â êà÷åñòâå ðåôåðåíñà Êðóïíûé ðîãàòûé ñêîò â êà÷åñòâå âíåøíåãî ãåíîìà 21 / 28
- 22. Óëó÷øàåì ðåàëüíûå ñáîðêè 22 / 28
- 23. Íå âñå ðåôåðåíñû îäèíàêîâî ïîëåçíû 23 / 28
- 24. Ñáîðêà ãåíîìà òèáåòñêèõ àíòèëîï Pantholops hodgsonii; 2N = 60 Êîðîâû â êà÷åñòâå ðåôåðåíñà ×åëîâåê â ðîëè âíåøíåãî ãåíîìà Ìèíèìàëüíûé ðàçìåð synteny-áëîêà 150 KBP Âûáðàëè 1 434 scaold'îâ èç âñåãî 15 996 øòóê (ïîêðûòèå 96%) Íàøëè 1 597 synteny-áëîêîâ Ýòè áëîêè ïîêðûâàþò 95% ãåíîìà àíòèëîï, 29 êîðîâüèõ àâòîñîì è X õðîìîñîìû Íàøëîñü 1,537 ñîåäèíåíèé ìåæäó áëîêàìè, èç êîòîðûõ 73 áûëè íàéäåíû òîëüêî RACA 24 / 28
- 26. Âàëèäàöèÿ 14 ñî÷ëåíåíèé áûëè âàëèäèðîâàíû c ïîìîùüþ PCR Èç íèõ 11 ñãåíåðèðîâàëè åäèíñòâåííûé ôðàãìåíò ×åòûðå PCR ïðîäóêòà áûëè î÷åíü ïîõîæè íà ïðèìåðíûé ðàçìåð ïðîáåëà RACA íàøëà òàêæå äâà îøèáî÷íûõ ñîåäèíåíèÿ PCR ïîäòâåðäèëà îøèáêó 26 / 28
- 27. Çàêëþ÷åíèå Òåïåðü ó íàñ åñòü ñïîñîá ñêëåèâàòü êîíòèãè áåç êàðòèðîâàíèÿ Ñàìà èäåÿ èñïîëüçîâàòü íåñêîëüêî âíåøíèõ ãåíîìîâ î÷åíü ïðèâëåêàòåëüíà Èñïîëüçóåòñÿ èíôîðìàöèÿ èçî âñåõ ãåíîìîâ ñðàçó ßâíî èñïîëüçóåòñÿ ôèëîãåíåòè÷åñêîå äåðåâî Êàê ïîêàçûâàþò ðåçóëüòàòû, RACA ðàáîòàåò 27 / 28
- 28. Ñïàñèáî çà âíèìàíèå! 28 / 28