Фізичне картографування - біологія
Фізичне картографування описує метод, при якому послідовність хромосоми може бути отримана шляхом правильного розташування клонів у процесі клонування за клоном. Швидкість картографування генів збільшилася за останні роки завдяки новим методам біоінформатики.
Проблема
Метою фізичного картографування є створення повної послідовності геному. Коли хромосоми секвенуються, виникають певні проблеми, які означають, що лише ділянки розміром приблизно 800 bp можуть бути секвенувані за один раз. Однією з можливостей вирішити цю проблему є використання додаткової інформації для впорядкування фрагментів послідовностей у правильному порядку та розташуванні, і, таким чином, отримання повної хромосоми з їх цілісності.
Біологічне тло
Для того, щоб можна було взагалі визначити порядок клонів (у цьому контексті клони позначають малі послідовності ДНК; клони, оскільки вони є частковими копіями хромосоми), клони повинні перекриватися, а зонди повинні мати можливість визначити, чи які клони перекриваються. Щоб отримати достатню кількість клонів, хромосому дублюють і розрізають рестрикційними ферментами, що, залежно від методу, використовується для проблема часткового перетравлення, або до проблема подвійного перетравлення веде. Перед секвенуванням клонів гібридизація клонів-зондів використовується для визначення, які клони гібридизуються з якими зондами. Оскільки зонди підібрані таким чином, що вони (в ідеалі) відбуваються лише один раз у хромосомі, можна створити матрицю гібридизації клону-зонда, за допомогою якої можна визначити перекриття та розташування клонів. Знаючи, як клони перекриваються, можливо, не всі потрібно секвенувати.
Справа без помилок
Припускаючи всі клони
- мають однакову довжину
- всі перекриття унікальні (кожен зонд зв'язується лише в одному місці) і
- всі гібридизації свідчать про реальне перекриття
це означає, що жодна гібридизація не пов'язується в неправильному місці, так що це виглядає як перекриття, де жодного немає, порядок клонів може бути чітко встановлений за допомогою дерева PQ, або шляхом проблема послідовних.
Матриця гібридизації клону-зонда - це двовимірна матриця, рядки якої означають по одному клону на рядок, а кожен стовпець - по одному зонду на стовпець. Поля матриці позначені 1, якщо відповідний зонд гібридизується з відповідним клоном, інакше 0.
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 2 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 4-й | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
Зараз ми шукаємо порядок стовпців у цій матриці M так, щоб у кожному рядку був рівно один підключений блок із них. Такий блок називається послідовним. Потім такий блок показує, які зонди знаходяться поруч на клоні. Клони, які частково гібридизуються з однаковими зондами, перекриваються, їх неперекриваються частини знаходяться ліворуч і праворуч від перекриттів.
Для вирішення цієї проблеми матриця перетворюється в структуру даних, яка називається деревом PQ.