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短序列组装(Sequence assembly)几乎是近年来next-generation sequencing最热门的话题。简单来说,就是把基因组长长的序列打断(shotgun sequencing),因为我们不知道基因组整条序列是如何排列(成一条链,最后成为一条染色体)组合(如何区分不同染色体)的,而我们又无法实现一次 把整条长序列完整测序(现在有单子测序可能是一个新的sunlight)。然后,我们通过算法,计算机的帮助,把这些短的序列组装起来成为一条完整有序的序列。
就好比我们有这样一句话:
it
is just a hypothesis, so don‘t be seriously!
假设,我们现在不知道这句话到底是什么,就像我们有一个box,我们抽到一张纸,但没打开,我们把这张纸撕成pieces,当然可能还发生了变化,所有的空格和标点都消失了(魔术!)我们得到:
itis ypo stah the sodo eriou siss ju ntbes sly……
因为我们测了几次,为了增加覆盖度,这样我们能通过高覆盖度而提高置信度:
itis ypo stah the sodo eriou siss ju ntbes sly tis yopth sodon
beser beser ssod iti sju……
另外,我们又发明了一种称作为paired-ends的序列测序方法,即两头定长,中间插入片段一定的序列,像这样:
iti*****ahyp
sju*****pot the*****don sod*****ser bes*****sly ……
这样我们根据如下图的方法,我们可以把这句话拼回来:
itisjustahypothesissodontbeseriously
但它不是最终结果,我们根据我们的现有的语法习惯,我们给它们加上空格(gap)和标点(遗漏的关键东西),我们能够还原原话!
第一:介绍一下组装的方法:
方法一:对序列进行组装,如果是重测序,可以用MAQ进行组装:Map to reference genome
方法二:如果是对新物种进行(de novo)测序,用velvet进行组装:De novo
assembly
第二:组装的原理和流程图:
方法一和方法二的区别是有无参考基因组(reference genome):下面是有参考基因组的一个结果显示
Mapping short reads to a reference
Eland
aligner for Illumina data
alignment policies:
•?allows up to 2 mismatches/alignment
•?non-unique alignments are discarded
Maq
•?quality aware - takes seq quality into
account
•?allows non-unique alignments
Index methods
•?reference genome is loaded into active
memory as k-mers
•?very fast alignments
•?SOAP
•?Bowtie
SNP detection, paired-end mapping, RNA-seq, ChIP-seq, etc.
Analysis depends on application
Mapping to reference genome
•?useful for interrogating the “known” genome
•?RNA sequencing
•?ChIP sequencing
•?SNP detection (targeted and whole-genome)
•?methyl-seq
•?CNV detection (sometimes)
De novo assembly
•?no genome sequence
•?unbiased ascertainment of variation in
known genome by whole-genome reseq
第三:short reads alignment by MAQ
第四:velvet示意图:
通过上述两种方法可以完成高通量短序列数据的组装,但事实它并不简单,因为基因组中含有大量的重复序列(Repeats),多态性变异(Polymorphism),测序错误(Sequencing
error),这三个方面就是组装过程中出现组装错误的主要来源.
参考资料:http://blog.sina.com.cn/s/blog_4860086b0100dnos.html
http://seqanswers.com/forums/showthread.php?t=1024