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基于读分割最优匹配的indels识别算法
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:《软件学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP181[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院,黑龙江哈尔滨150001, [2]北京建筑大学电气与信息工程学院,北京100044
  • 相关基金:国家自然科学基金(61402132,61571163,61532014)
中文摘要:

高通量测序技术的发展,极大地推动了基因组结构变异识别的研究.当前,该领域主要使用覆盖度、读分割或片段组装方法来识别变异,但目前的方法识别结果不够准确’敏感度高,对基因组结构变异的信息(如变异序列、变异坐标等)挖掘不充分.插入和删除类型的结构变异统称为indels,在基因组结构变异中最为常见.为此,针对indels的精确识别。提出了基于读分割和动态规划的最优序列匹配算法(optimal split-read matching algorithm,简称OSRM).OSRM算法能将异常读片段以最少的空位打断比对到参考序列上.首先,建立异常读片段与特定参考序列的匹配得分矩阵:然后,建立回溯路径矩阵;最后.用以变异特点设计的得分公式对每条路径进行最优匹配筛选,输出精确识别的indels坐标及序列.实验结果显示,该方法对小中型的indels有很高的识别性能.此外,与读分割法的经典算法Pindel进行了比较,证实OSRM算法在小中型的indels识别方面有更好的效果,可识别更复杂的情况.

英文摘要:

The development of next-generation high-throughput DNA sequencing techniques has greatly promoted the research of structural variations (SVs) detection. Current genetic structure variation detection methods are mainly base on depth of coverage, pair-end mapping clusters, or sequence assembly, some of them are known to be not accurate or too sensitive. What's more, some methods are not able to recognize the specific position and sequence of structural variation. Insertions and deletions (indels) are the most common forms of genome structure variations. This paper puts forward an optimal split-read matching algorithm (OSRM) using dynamic programming. OSRM breaks an abnormal read into several reads in a least quantity. First, a score matrix of the abnormal read and the corresponding referenced sequence is created. Then a matrix of backtracking path is established. Next, a formula designed according to the characteristics of structural variation is used to elect the optimal backtracking path matrix. And finally the split-read and referenced sequence are matched in an optimal arrangement by which the accurate position and sequence of found indels are outputted. Experiments prove that the performance of algorithm is excellent. In addition, compared with Pindel which is the best in split-read methods, OSRM can offset its defection in detecting small and medium indels while also be able to detect more complex situation.

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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54609