PatternHunter - PatternHunter - Wikipedia

PatternHunter коммерциялық қол жетімді гомология қолданатын іздеу құралдарының бағдарламалық жасақтамасы реттілікті туралау техникасы. Бастапқыда оны 2002 жылы үш ғалым: Бин Ма, Джон Трамп және Мин Ли жасады.[1]:440 Бұл ғалымдарды зерттеу барысында көптеген тергеушілер кездесетін мәселені шешуге деген ұмтылыс басқарды геномика және протеомика. Бұл ғалымдар мұндай зерттеулер кейіннен ұзартылған қысқа тұқымдық матчтарды құрайтын гомологиялық зерттеулерге үлкен сенім артатындығын түсінді. Гомологиялық гендерді сипаттау көптеген эволюциялық зерттеулердің маңызды бөлігі болды және гендер отбасыларының эволюциясын, домендер мен отбасылар арасындағы байланысты түсіну үшін өте маңызды болды.[2]:7 Гомологиялық гендерді тек екі протеиннің арасында порциялар немесе жергілікті орналасу сияқты орнатылған іздеу құралдарын қолдану арқылы тиімді зерттеуге болады нуклеин қышқылы тізбектер.[3]:15 Гомология сәйкестендірілген дәйектіліктен алынған баллдармен, «сәйкес келмеу және алшақтық ұпайларымен» анықталды.[4]:164

Даму

Мысалы, салыстырмалы геномикада орасан зорды салыстыру қажет хромосомалар адам геномында кездесетін сияқты. Алайда геномдық деректердің кеңеюі гомологиялық іздестірудің қол жетімді әдістеріне қиын жағдай туғызады. Мысалы, тұқым мөлшерін ұлғайту сезімталдығын төмендетеді, ал тұқым мөлшерін азайту есептеу жылдамдығын төмендетеді. Бірнеше реттілікті туралау гендер арасындағы гомологияны анықтайтын бағдарламалар жасалды. Оларға жатады FASTA, Жарылыс отбасы, QUASAR, МАЛ, SENSEI, SIM және REPuter.[1]:440 Олар негізінен пайдаланады Смит-Уотерман базаларды басқа базалармен салыстыратын, бірақ тым баяу болатын туралау техникасы. BLAST бұл техниканы жетілдіре отырып, қысқа, дәл тұқымдық сәйкестіктер орнатады, кейінірек ол ұзақ туралануды қалыптастырады.[5]:737 Алайда, ұзақ тізбектермен жұмыс жасағанда, жоғарыда аталған техникалар өте баяу және есте сақтаудың едәуір көлемін қажет етеді. SENSEI, алайда, басқа әдістерге қарағанда тиімдірек, бірақ туралаудың басқа формаларында қабілетсіз, өйткені оның күші ашылмаған туралауды басқаруда. Мегабласттан шығарылатын өнімнің сапасы, екінші жағынан, сапасыз және үлкен тізбектерге жақсы бейімделмейді. MUMmer және QUASAR сияқты тәсілдер сіріңке ағаштарын қолданады, олар дәл сәйкес келеді. Алайда, бұл әдістер тек жоғары деңгейдегі ұқсастықтарды көрсететін дәйектіліктерді салыстыруға қатысты болуы мүмкін. Жоғарыда аталған мәселелердің барлығы компьютердегі ресурстарды көп жұмсамай, кез-келген типтегі жүйелерді тиімді басқара алатын жылдам сенімді құрал жасауды қажет етеді.

Тәсіл

PatternHunter көптеген тұқымдарды пайдаланады (іздеудің кішкентай жолдары), олардың арасында оңтайлы аралықтар бар. Тұқымдарды іздестіру өте жылдам, өйткені олар гомологияны тек хиттер анықталған жерлерде анықтайды. Іздеу жолының сезімталдығына көршілес жолдар арасындағы кеңістік үлкен әсер етеді. Ірі тұқымдар оқшауланған гомологияларды таба алмайды, ал кішкентайлар есептеуді кешіктіретін көптеген ерікті хиттерді тудырады. PatternHunter іздеу жолдары арасындағы оңтайлы аралықты қамтамасыз ете отырып, осы салада нәзік тепе-теңдікті сақтайды. Ол балама қолданады к (к = 11) әріптер дәйекті қолданыстағы BLAST-қа қарағанда тұқым ретінде к тұқым ретінде әріптер. PatternHunter талдауының бірінші кезеңі бағдарлама ең тиімді өрнекпен белгіленетін ауыспалы нүктелердегі матчтарды аулайтын сүзу фазасын талап етеді.[6]:11 Екінші кезең - туралау кезеңі, ол BLAST-қа ұқсас. Сонымен қатар, PatternHunter көмегімен бірнеше тұқымдарды қолдануға болады. Бұл құралдың сезімталдығын оның жылдамдығына кедергі келтірмей жоғарылатады.

Жылдамдық

PatternHunter барлық дәйектілік түрлерін талдауға аз уақытты алады. Заманауи компьютерде оны өңдеу бірнеше секундты алады прокариоттық геномдар, өңдеуге минуттар Arabidopsis thaliana адамның хромосомасын өңдеуге арналған тізбектер мен бірнеше сағат.[1]:440 PatternHunter басқа құралдармен салыстырғанда BLAST және Mega BLAST жылдамдығынан шамамен жүз есе жоғары жылдамдықты көрсетеді.[7] Бұл жылдамдықтар a-дан алынған жылдамдықтарды 3000 есе құрайды Смит-Уотерман алгоритм. Сонымен қатар, бағдарламада іздеу параметрлерін реттеуге мүмкіндік беретін ыңғайлы интерфейс бар.

Сезімталдық

Әдеттегі BLAST іздеу жылдамдығын сақтай отырып, сезімталдық тұрғысынан PatternHunter көмегімен оңтайлы сезімталдыққа қол жеткізуге болады.

Техникалық сипаттамалары

PatternHunter қолданады Java технология. Демек, кез-келген Java 1.4 ортасында орнатылған кезде бағдарлама біртіндеп жұмыс істейді.[7]

Болашақ аванстар

Гомологиялық іздеу - бұл көп уақытты қажет ететін өте ұзақ рәсім. ДНҚ-ДНҚ іздеулерінде, сондай-ақ ДНҚ-ақуыздың аудармаларын іздестіруде қиындықтар әлі күнге дейін сақталуда, себебі мәліметтер қорының үлкен көлеміне және қолданылатын сұранысқа ие емес. PatternHunter жетілдірілген PatternHunter II нұсқасына дейін жетілдірілді, ол ДНҚ-ақуызды іздеуді сезімталдықты өзгертпестен жүз есе жылдамдатады. Алайда, BLAST қарқынына ие бола отырып, Смит - Уотерман құралының жоғары сезімталдығына қол жеткізу үшін PatternHunter-ді жетілдіру жоспарда бар. TBLASTx жеделдетуге ниетті PatternHunter аударылған роман.[4]:174 сонымен қатар даму сатысында.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б c Ma, Bin; Тромп, Джон; Ли, Мин (2002). «PatternHunter: тезірек және сезімтал гомологиялық іздеу». Биоинформатика. 18 (2): 440–445. дои:10.1093 / биоинформатика / 18.3.440. PMID  11934743.
  2. ^ Джозеф, Джейкоб М. (2012). Гомологиялық гендік отбасыларды анықтау және зерттеу туралы, көпмоменді отбасылардың нақтылығына ерекше назар аударыңыз (PDF) (PhD). Карнеги Меллон университеті.
  3. ^ Певснер, Джонатан (2009). Биоинформатика және функционалды геномика (2-ші басылым). Нью-Джерси: Вили Блэквелл. ISBN  9780470451489.
  4. ^ а б Ли, М .; Ма, Б .; Кисман, Д .; Тромп, Дж. (2003). «PatternHunter II: жоғары сезімтал және жылдам гомологиялық іздеу». Геномдық информатика. Геномдық информатика бойынша халықаралық конференция. 14: 164–175. PMID  15706531.
  5. ^ Pearson, W. R. (1991). «Ақуыздар тізбегінің кітапханаларын іздеу: Смит-Уотерман және FASTA алгоритмдерінің сезімталдығы мен таңдамалығын салыстыру». Геномика. 11 (3): 635–650. дои:10.1016 / 0888-7543 (91) 90071-L. PMID  1774068.
  6. ^ Чжан, Луксин. «Деректер базасын іздеудің дәйектілігі I: Жарылыс және PatternHunter құралдары» (PDF). Алынған 6 желтоқсан 2013.
  7. ^ а б «PatternHunter брошюрасы» (PDF). Архивтелген түпнұсқа (PDF) 2013 жылғы 11 желтоқсанда. Алынған 30 қараша 2013.