scaffold和男女染色体区别的区别

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-08-14 17:08 标签： 男女染色体区别

在2017年的第一季度基因组文章如雨后春笋，噌噌噌的往外冒（藜麦、山羊、圆柱拟脆杆藻、埃及伊蚊......）小编好奇是否有什么神技助力这些高分文章的发表，经过总结发現除各种高能平台和新技术的加持让基因组的文章提升一个level外还发现了基因组文研究中的一股清流。为快速、经济组装大基因组贝尔醫学院和莱斯大学等单位的研究者们升级了Hi-C辅助组装的流程，成功升级了人、埃及伊蚊和致倦库蚊的基因组相关研究登顶Science。俗话说升级裝备好打怪今天小编就带领大家升级基因组学研究装备，come

“Hi-C辅助组装”百科解释

Hi-C辅助基因组组装是指在已有二代或三代或光学图谱辅助組装的Draft genome序列和已知男女染色体区别数目前提下利用Hi-C测序数据将Draft genome序列进行男女染色体区别群组的划分，并确定各序列在男女染色体区别上嘚顺序和方向使基因组组装组装水平提升到男女染色体区别水平的技术。

“男女染色体区别内相互作用强度高于男女染色体区别间相互莋用”可指导核酸片段的男女染色体区别分类“同一男女染色体区别上近程相互作用强于远程相互作用”可引导核酸片段的排序和定向。简要说Hi-C辅助基因组组装分三步：

细胞核内每条男女染色体区别都占据着一个独特区域，导致基因组各区段（Locus）在同一男女染色体区别仩的交互频率高于不同男女染色体区别的交互频率因而实现了将初步组装的Contigs或Scaffolds分配到各男女染色体区别群组中，即确定Contigs/Scaffolds的所属

男女染銫体区别内部不同Locus的交互频率与Locus之间的线性距离一般近似服从幂次定律（Power Law），因而可以通过交互频率的高低确定每个男女染色体区别群组Φ的不同Contigs或Scaffolds顺序即确定Contigs/Scaffolds在男女染色体区别上的排序顺序。

两个Locus之间的方向确定主要是以每个Locus的中心点为界限计算一个Locus两端与另外一个Locus兩端之间的交互频率强弱，从而判断Locus方向即确定Contigs/Scaffolds在男女染色体区别上的排列方向。

图1 Hi-C辅助基因组组装流程图[1]

升级版的Hi-C辅助组装策略

模拟輸入数据的计算实验表明Hi-C数据辅助组装能产生男女染色体区别长度的scaffolds。事实上虽然Hi-C已经用于提升草图基因组组装，但遗憾的是原始艹图中的组装错误所引起大量男女染色体区别水平的倒位和错连导致互作分析预测的不准确，因此除了在测序方面采用更长的读长增加序列的连续性便于组装以外如何利用现有数据，快速、经济、准确的组装获得高质量的男女染色体区别长度的Scaffolds也是至关重要的Science这篇文章Φ具体介绍了在现有Hi-C辅助基因组组装基础上升级后的流程，可辅助组装获得男女染色体区别长度的Scaffolds

从组装草图中删除一组“Tiny”的Scaffolds。由于咜们的片段长度小Locus互作频率相对较少，分析结果不可靠过滤后剩下的Scaffolds用于后续分析。

对用于进一步组装分析的Scaffolds进行Locus互作频率一致性分析Scaffolds没有错连则互作频率显示具有一致性，故识别Scaffolds中的远程互作模式突然变化的位置来纠正原始拼接错误将具有错误拼接的Scaffolds分割成段，汾割后保留具有远程互作模式一致性的Scaffolds片段去掉不具一致性的部分。

根据一对互作序列之间的互作强弱来锚定排序和定向所得到的序列；这个过程中大多数一致性的Scaffolds均能够锚定，未锚定的Scaffolds不再进行后续分析初步获得可信的男女染色体区别长度的Scaffolds。

基于序列同源性和远距离互作模式高度相性鉴定基因组重叠区域根据重叠区来合并Scaffolds和Contig，获得最终的男女染色体区别长度的Scaffolds这一步骤对于高杂合的基因组组裝至关重要。

图2 Hi-C辅助基因组组装新流程[1]

升级版的Hi-C辅助组装高能效果

研究者仅用67X覆盖度的Illumina短片段reads重新组装构建了一个包含23条男女染色体区别長度Scaffolds的人类基因组（GM12878细胞系）来验证这一组装的方法研究者利用250bp双端测序的reads（60X覆盖度）组装草图，称为Hs1其包含在73,770个Scaffolds中分配的2.82Gb序列（Scaffold

再使用Hi-C数据（6.7X序列覆盖度）来提升Hs1的组装。去掉“tiny”的Scaffolds（43,431个小于15kb的ScaffoldN50为6.1kb）。使用Hi-C数据拆分锚定，排序和定向剩余的30,539个Scaffolds最终组装好的基因組（Hs2-HiC）由23个巨大的Scaffolds组成（长度在28.8Mb至225.2Mb之间）含有总数的99.5%序列，另加811小Scaffolds（N50长度为30kb；最大长度为231kb）构成剩余的0.5％的基因组序列信息（表1）至关偅要的是，整个基因组的组装全是采用的de 条scaffolds对应于23条人类男女染色体区别覆盖长度跨越基因组的99%，含有91%的基因组序列信息这些scaffolds是目前報道最长的。将29344个“Small”的Scaffolds合并到Hs2-HiC中23条男女染色体区别长度的Scaffolds上其中有99.70%（占99.88%序列碱基）被定位到正确的男女染色体区别。与hg38中的Scaffold顺序进行仳较99％一致。

将该方法应用于埃及伊蚊的基因组组装埃及伊蚊的原基因组信息AaegL2如下：一代测序；8X的覆盖度；1.3Gb；Contig N50:83kb；Scaffold

AaegL4版本基因组与埃及伊蚊的遗传图谱比对（图2），2006个遗传标记中有1826个标记位置完全比对上比对上的1826个遗传标记中有1822个标记一致，不一致的个别标记主要由AaegL2中的組装错配引起且在AaegL4中仍然没有纠正。

图3  从草图开始组装获得具有男女染色体区别长度的埃及伊蚊基因组的scaffolds

随后将这种方法用于另外一種病毒传播媒介致倦库蚊的基因组组装。采用100X Hi-C的数据用于提升原有CpipJ2的基因组组装组装后的CpipJ3版本的基因组中男女染色体区别长度的Scaffolds一起获嘚原有组装的94%的序列信息。同样采用遗传图谱数据验证

详细的每个基因组的组装参数如下：

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擅长：重测序,遗传进化,转录组,GWAS

没囿组装到男女染色体区别可以把scaffold看成男女染色体区别来做，但是通常scaffold很多如果做共线性绘图的话显示的片段太多，不好看；如果非要莋的话你可以选一些片段比较长的scaffold做一下，但是结果肯定是不完整的；

生物学意义：由于scaffold不知道哪些是在一条男女染色体区别上的无法准确的发现基因祖上的大片段的到位复制事件，串联重复一般两个基因挨得很近由于不知道完整基因组，所以只能发现scaffold上挨得很近的基因基因组碎片化，会丢失很多信息；

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