更高效的PacBio长read纠错算法的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61502027
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0213.生物信息计算与数字健康
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The long reads from the third generation PacBio sequencing technology have been more and more widely used in various sequencing projects, and an important computational step is reducing the about 15% error rate of the reads. The current three types of error correction algorithms based on short reads, based on short read assemblies, and with long reads alone can reduce the error rate to 1%, but still have some problems. (1) To resolve the problem that all the current algorithms have relatively low rate of maintained bases after correction, we propose to study a high base maintenance rate algorithm based on contigs assembled from short reads. The algorithm will precisely find the alignments between contigs assembled from short reads and the long reads, by constructing a weighted directed graph and defining and solving a combinatorial optimization problem. (2) To resolve the problem that the current algorithms based on short read assemblies do not have the correction function targeting chimeric errors, we propose to study a chimeric error correction algorithm also based on contigs assembled from short reads. The algorithm will distinguish between chimeric errors from the long reads and the contigs, by comparing the long and short read supports upon the long reads and the contigs, respectively. (3) To resolve the problem that the current algorithm with long reads alone requires very high long read coverage, we propose to study a moderate coverage requirement algorithm. The algorithm will align repetitive regions to each other with reasonable runtime, by indexing and aligning k-mers from the long reads.
第三代PacBio测序技术的长read已越来越广泛的应用于各类测序项目中,而降低其约15%的错误率是必要的计算步骤。当前各类纠错算法可把长read的错误率降至1%,但也存在着一些问题。(1)针对各类算法碱基保留率较低的问题,我们提出研究基于短read contig的高碱基保留率算法,拟通过构建加权有向图和定义解决组合优化问题,来精确找到contig到长read的正确比对结果。(2)针对基于短read拼接的算法缺少chimeric错误纠错功能的问题,我们提出研究基于短read contig的chimeric错误纠错算法,拟通过比较长短read对长read和contig的支持度,来区分两者的chimeric错误。(3)针对自纠错算法对长read覆盖度要求太高的问题,我们提出研究覆盖度要求适中的长read自纠错算法,拟通过索引和比对长read的k-mer,来保证大量重复区域比对的运行时间。

结项摘要

PacBio公司的第三代单分子实时测序技术已经被越来越广泛的应用于各类基因组测序项目之中,但是这一技术生成的长读长有15%左右的错误率,且包含导致错误拼接的嵌合错误。我们主要研究PacBio长读长的纠错算法,取得了以下三方面的研究成果。(1)长读长的高通量纠错算法HALC:该算法借助于与长读长来自同一物种的短读长和其拼接所得的重叠群对长读长纠错,取得了比其它纠错算法高6.7-41.1%的通量。(2)基于参考基因组和长短读长的重叠群错误拼接检测算法ReMILO:该算法综合使用来自相似物种的参考基因组和长读长来检测和纠正重叠群的错误拼接,以及长读长的嵌合错误,可以比其它算法多检测出11.6-98.5%的错误拼接。(3)长读长的快速、高通量自纠错算法HALS:该算法对当前最快速的长读长自纠错算法MECAT进行改进,取得了比MECAT高28.1-230.2%的通量。我们共发表3篇高水平论文,包括以项目负责人为第一作者和通讯作者的1区SCI期刊论文一篇和2区SCI期刊论文一篇,以及以项目负责人为第一作者的顶级会议子会论文一篇。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
TAPAS: tool for alternative polyadenylation site analysis
TAPAS:替代聚腺苷酸化位点分析工具
  • DOI:
    10.1093/bioinformatics/bty110
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Bioinformatics
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Ashraful Arefeen;Juntao Liu;Xinshu Xiao;Tao Jiang
  • 通讯作者:
    Tao Jiang
ReMILO: reference assisted misassembly detection algorithm using short and long reads
ReMILO:使用短读和长读的参考辅助错误组装检测算法
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/kem.809.225
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Bioinformatics
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Ergude Bao;Changjin Song;Lingxiao Lan
  • 通讯作者:
    Lingxiao Lan
HALC: High throughput algorithm for long read error correction
HALC:用于长读纠错的高吞吐量算法
  • DOI:
    10.1186/s12859-017-1610-3
  • 发表时间:
    2017-04-05
  • 期刊:
    BMC Bioinformatics
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Bao E;Lan L
  • 通讯作者:
    Lan L

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其他文献

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

包尔固德的其他基金

长读长的相似基因组辅助的拼接方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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