Компьютерный анализ генетических текстов - Александров А.А.
ISBN 5-02-004691-4
Скачать (прямая ссылка):
Какие трудности возникают при определении размеров фрагментов? В настоящее время имеется большое число программ (Gray et al.,1984; Kieser,1984; Maina et al.,1984; и др.) вычисления размеров фрагментов, ориентированных на персональные компьютеры и использующих различные методы аппроксимации.Однако следует отметить, что при аппроксимации возникают следующие проблемы.
1. Экстраполяция дает большие ошибки в определении размеров фрагментов. При необходимости определения размеров больших фрагментов (свыше 10 тыс. нуклеотидов) необходимо тщательно подходить к выбору маркеров - дело в том, что при использовании в качестве маркеров фрагментов фага лямбда в области свыше 10 тыс. нуклеотидов оказывается, как правило, один маркер, что явно недостаточно для надежного определения размеров больших фрагментов. При определении размеров больших фрагментов имеет смысл ставить несколько маркирующих дорожек (3-4) по различным рестриктазам: в этом случае число маркеров в области больших размеров оказывается уже приемлемым.
2. Удачный подбор маркеров. Не должно быть больших "дырок" между маркерами - в идеале в связи с нелинейностью для каждого интервала длин разумно подбирать свои маркеры.
3. Точность определения положения линий на электрофореграмме. Линии на электрофореграмме имеют определенную толщину и на глаз трудно определить положение центров линий. В связи с этим при определении центров линий используются аналоговые и цифровые денситометры (Elder,Southern,1987; Gray et al.,1984).
4. Совмещение линий, соответствующих фрагментам,близким по длине. Выявление совмещения линий на глаз (по интенсивности свечения) может
вести к потере или появлению лишних фрагментов. Использование цифровых денситометров и специального математического обеспечения позволяет анализировать пики интенсивности на электрофореграммах (Elder,Southern,1987).
5. "Убегание" коротких фрагментов из геля. Короткие фрагменты дают также размытые и слабоокрашенные линии на электрофореграмме.
6. Зависимость длины пробега от нуклеотидного состава и конформации фрагмента. Элдер и Саузерн(ЕЫег,Southern, 1983) показали,что при различиях в нуклеотидном составе фрагментов ошибки в определении длин фрагментов могут значительно возрастать.
5.3.МЕТОД ВЕТВЕЙ И ГРАНИЦ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ПАРНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ КАРТЫ
Как организовать перебор вариантов при картировании? Необходимость разработки математических методов построения физических карт была осознана уже в начале 70-х годов, когда биологи, пытавшиеся строить физические карты без привлечения ЭВМ, столкнулись со значительными вычислительными трудностями уже при построении парных физических карт с 5-8 сайтами по каждой рестриктазе. В 1977 г. Паркер и др.(Parker et al.,1977) отмечали, что серьезные проблемы возникают не только при построении физической карты, но и при доказательстве того, что найденная карта - единственно возможная. Ранние попытки (Stefic,1978; Pearson,1982) решения задачи физического картирования нельзя признать удачными,поскольку они использовали прямые переборные методы, быстро выходившие на ограничения по времени расчета. Зе-хетнер и др.(Zehetner et al.,1987) провели анализ метода Пирсона (Pearson,1982): даже при расчете небольшой парной карты с 5 сайтами
по каждой рестриктазе и нереалистично низким уровнем ошибок, время счета составило 42 мин на VAX 11/780. По-видимому, первым "работающим" методом построения физических карт был метод Фитча и др.(Fitch et al.,1983), использующий технику, известную в дискретной математике как метод ветвей и границ. Основная идея метода ветвей и границ заключается в организации перебора предварительных "заготовок" для построения карт с одновременной оценкой потенциальных возможностей этих заготовок и отбрасыванием тех вариантов, оценка которых оказалась слишком низкой. Эффективность метода ветвей и границ определяется способом организации перебора (ветвления) и выбором оценочной функции. В ряде работ(иногда в неявном виде) были сделаны попытки добиться повышения эффективности построения карт за счет разных подходов к организации ветвления и выбору оценочной функции - здесь рассматривается подход, изложенный в работах Певзнера и Мироно-ва(1986,1987а).
Физические карты, вилки и вложения. Исходной информацией для построения парной физической карты служат размеры SD-фрагментов одиночных расщеплений рестриктазами А и В, размеры DD-фрагментов совместного расщепления рестриктазами А+В и ошибки их измерения:
А=(а,,... ,ап) , бА=( ва,,... ,бап);
B=(bj, — ,Ью) , бВ=( 6b,......................6bJ;
AB=(ab,,... ,abk), бАВ=( sab,,... ,6abk)
( к равно n+m для линейной молекулы и п+ш-1 для кольцевой, однако
часто к оказывается меньше в связи с "убеганием" коротких фрагментов из геля). В табл. 5.2 приведены исходные данные, которые будут далее использоваться в качестве примеров(в этом параграфе мы не обсуждаем возможности использования информации о дополнительных биохимических экспериментах,которые будут рассмотрены в разделе 5.6).
