Компьютерный анализ генетических текстов - Александров А.А.
ISBN 5-02-004691-4
Скачать (прямая ссылка):
сайтов HindiII и BamHI. Однако информация о совместной рестрикции HindiII+BamHI позволяет отбросить подавляющую часть этих вариантов и
1 г 3 4
1 “I ¦ 1 II
1 2 4 3
! 1 II 1
1 3 2 4
1 1 1 .11
1 3 4 2
I ---' 1 II „1
Hindi 11 BamHI Htndlll BamHI
P и c.5.2. Различные варианты расположения фрагментов рестриктазы Hindi II
Р и с.5.3. Схематическое изображение электрофореграммы, полученной после расщепления ДНК фага SM Pseudomonas aeruginosa рестриктазами HindiII (1-я дорожка), BamHI (2-я дорожка) и HindiII+BamHI (3-я дорожка). На 4-й дорожке представлены пробеги маркеров
однозначно восстановить физическую карту.
Действительно, гипотезы о порядке расположения сайтов одиночных рестрикций должны согласовываться с информацией о длинах фрагментов совместной рестрикции. Например, приняв гипотезу о порядке располо-
Таблица 5.1
Размеры фрагментов фага SM Pseudomonas aeruginosa при расщеплении рестриктазами
| Рестриктаза Молекулярная масса фрагментов,МДа |
| Hindi II 1 13,7 1 7,7 | 4,8 1 0,3 | i I
| BamHI 1 12,5 | 10,9 | 3,1 1 1 1 1
| Hindlll+BamHI 1 10,9 | 7,7 | 4,8 | 2,7 | 0,3 | 0,1 |
1 2 3 4
Hindi 11 BamHI
Hindi II+BamHl 1 2 3 4 5 6
Hindi I I BamHI
Hindi I I+BamHl
P и с.5.4. Гипотезы о расположении фрагментов рестриктаз HindiII и BamHI, представленные в верхней части рисунка, не согласуются с экспериментальными данными о размерах фрагментов совместной рестрикции HindiII и BamHI. В нижней части рисунка представлена физическая карта фага SM Pseudomonas aeruginosa
жения фрагментов (1 2 3 4) рестриктазы HindiII и (1 2 3) рестриктазы BamHI, мы получим, что длины фрагментов совместной рестрикции равны (12,5, 1,2, 7,7, 2,2, 2,6, 0,3) (рис.5.4), что противоречит данным о длине фрагментов совместной рестрикции,представленным в табл. 5.1,-это означает, что исходную гипотезу о расположении сайтов рестрикций Hindi II и BamHI следует отбросить. Перебрав таким образом все гипотезы о порядке следования сайтов HindiII и BamHI, можно убедиться в том, что единственным расположением фрагментов HindiII и BamHI, согласующимся с информацией о длинах фрагментов совместной рестрикции, является (1 4 3 2) для HindiII и (2 3 1) для BamHI. Таким образом, мы получаем физическую карту (рис.5.4) фага SM Pseudomonas aeruginosa по рестриктазам HindiII и BamHI(Кульба и др.,1986).
1 4 3 2
1
2 3 1
! 1 ..........
1 4 56 3 2
бы, описанный метод легко может быть использован для построения физических карт, однако его реализация наталкивается на несколько серьезных проблем (развитые программы физического картирования имеются только в двух современных пакетах программ по молекулярной генетике DNASIS и DNASTAR(Hoyle, 1987)).
Определение размеров рестрикционных фрагментов с достаточно высокой точностью. Размеры фрагментов, полученные в результате обработки электрофореграмм, всегда определяются с некоторой ошибкой. Требования к точности вызваны тем, что при небольшой погрешности определения размеров фрагментов число вариантов, перебираемых при построении физической карты, резко сокращается. Биохимические процедуры и методы интерполяции (экстраполяции), использующиеся для вычисления размеров фрагментов, описаны в разделе 5.2. Там же обсуждаются некоторые проблемы, возникающие при интерпретации электрофореграмм - знакомство с ними может быть полезно биологам-экспериментаторам.
Построение парных физических карт. Прямой перебор гипотез уже при числе фрагментов около 10 наталкивается на серьезные вычислительные трудности и не может быть реализован даже на современных ЭВМ. Следует отметить также, что перебор гипотез о порядке расположения фрагментов для кольцевых молекул оказывается значительно сложнее,чем для линейных в связи с тем, что в этом случае необходимо анализировать не только порядок фрагментов, но и сдвиг фрагментов одной рестриктазы относительно фрагментов другой. В разделе 5.3 описываются методы направленного перебора гипотез, позволяющие резко снизить вычислительную сложность алгоритма для случая построения парной физической карты (т.е. карты, строящейся по информации о двух одиночных и одной совместной рестрикции).
Методы построения карт с помощью ЭВМ развиваются с середины 70-х годов. Стефик^еГic, 1978; Стефик и др., 1985) предложил метод генерации всех перестановок фрагментов совместного расщепления, а Пирсон(Pearson,1982) - генерации перестановок фрагментов одиночных расщеплений (согласно общепринятым обозначениям, мы будем использовать термин SD-фрагменты для фрагментов одиночной рестрикции и DD-фрагменты для фрагментов совместной рестрикции - Single Digestion и Double Digestion).Число итераций в обоих методах оценивается экспоненциальной функцией от числа фрагментов, поэтому, как отмечено Полнером и др.(Ро1пег et al.,1984), реализация методов со столь высокой вычислительной сложностью весьма проблематична уже при небольших пит (здесь пит- число фрагментов в 1-й и 2-й обработке рестриктазами).
