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什么是结 什么不是基因组作图

2018-12-29 10:28:55 • 来源：

虽然DNA测序提供了精确的核苷酸 - 核苷酸基因组信息，但基因组图谱提供了一个更为全局的序列DNA视角，可以提供有价值的结构信息。就像绘制道路来描绘城市的结构信息而无需详细说明每个家庭或企业一样，基因组图谱可以成为理解大块重排或改变的DNA变异的有力工具。

什么是结 什么不是基因组作图

更技术上，基因组作图用于获得分辨率约为2000碱基对(bp)的大规模基因组信息，而不是单碱基测序分辨率。基因组图谱补充了DNA测序，可以深入了解150,000到100万bp的巨大完整分子。获得这些大片段的测量并非没有挑战，但本周发表在Biomicrofluidics期刊上的纳米通道映射物理学的新研究可能有助于克服过程中的(字面)结和推进基因组图谱技术。

明尼苏达大学的一组研究人员与BioNano Genomics公司合作，该公司将纳米通道中的基因组图谱商业化，以了解构建该图谱的基础物理，并利用这种理解来改进该技术。BioNano Genomics通过编码具有序列特异性荧光标记的DNA来定位基因组，然后将其注入纳米通道，使分子伸展出来。从拉伸的DNA中读取结构作图信息。

然而，DNA结会在这种方法中产生扭结，因为分子纠结可能被错误地读作基因组序列中的结构变异。为了更好地理解这些纳米结，该小组使用计算机模拟来模拟DNA的纳米通道配置，并将预测与基于测量的表征进行比较。

“我们研究了DNA在通道内形成结的概率，并预测了结的大小，”研究团队成员，该作品的第一作者凯文多夫曼说。“这在绘图中很重要，因为结点可能被错误地表征为DNA序列结构的变化，而实际上它们只是通道内DNA的重排。”

这一系列研究提出了若干挑战。形成结的概率非常低，基因组作图中使用的分子非常大，需要团队提出一个计算管道，能够在结点和DNA片段的分辨率下模拟该系统。整个。

“以前在这些类型的纳米通道中进行DNA打结的工作研究的分子几乎比我们研究中的分子小一个数量级，”Dorfman说。该团队面临的另一项挑战是处理来自数百万DNA链的数TB数据，这些数据链是为了获得有意义的统计数据而生成的。

这项研究的目的是看模型的打结预测是否与在DNA分子上可能结的实验中观察到的亮点一致。

“我们发现实验结果与均衡统计力学不一致，这意味着实验中的结可能实际上不是结 - 而实验中处理数据的方式表明许多潜在的打结事件，我们无法明确地将这些事件识别为结，“多尔夫曼说。

为了解决实验和模拟之间的差异，该小组将不得不返回实验，从结的运动中收集动态数据。

“动态信息可以为我们提供关于通道中DNA结构的非常重要的见解，并且可能让我们知道结是否确实是结，”Dorfman说。

由于结形成非常罕见，获取大量数据集，筛选它们以找到可能打结的DNA，然后详细分析这些DNA分子是必要的。

然而，这项工作确实揭示了这些结不是基因组图谱中的内在问题。如果结形成频繁，这将使基因组图谱数据的处理更具挑战性。如果实验中的表观结来自其他一些来源，那么可以通过改变实验方案的其他部分来去除它们。

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