Präzise Identifizierung orthologer Segmente über multiple Genome hinweg

MOTIVATION: Die präzise Erkennung orthologer Segmente (auch als syntenische Segmente bezeichnet) spielt eine Schlüsselrolle in der vergleichenden Genomik, da sie für die Ableitung von Genom-Rearrangement-Szenarien und die Berechnung von Ganzgenom-Alignments nützlich ist. Obwohl eine Reihe von Algorithmen zur Erkennung orthologer Segmente vorgeschlagen wurde, enthält keiner von ihnen ein Framework zur Optimierung ihrer Parameterwerte. METHODEN: In der vorliegenden Studie schlagen wir einen Algorithmus namens OSfinder (Orthologous Segment finder) vor, der ein neuartiges Bewertungsschema auf der Grundlage stochastischer Modelle verwendet. OSfinder nimmt die Positionen kurzer homologer Regionen (auch als Anker bezeichnet) als Eingabe und unterscheidet explizit orthologe von nicht-orthologen Ankern mithilfe von Markov-Ketten-Modellen, welche die jeweiligen geometrischen Verteilungen der Längen orthologer und nicht-orthologer Anker darstellen. Eine solche stochastische Modellierung ermöglicht es, Parameterwerte durch Maximierung der Likelihood des Eingabedatensatzes zu optimieren und die Einstellung der optimalen Parameterwerte zu automatisieren. ERGEBNISSE: Wir validierten die Genauigkeit von Orthologie-Mapping-Algorithmen auf der Grundlage ihrer Übereinstimmung mit der Orthologie-Annotation von Genen. Unsere Evaluierungstests unter Verwendung von Säugetier- und Bakteriengenomen zeigten, dass OSfinder eine höhere Genauigkeit aufweist als frühere Algorithmen. VERFÜGBARKEIT: Die OSfinder-Software wurde als C++-Programm implementiert. Die Software ist unter http://osfinder.dna.bio.keio.ac.jp unter der GNU General Public License frei verfügbar. ERGÄNZENDE INFORMATIONEN: Ergänzende Daten sind bei Bioinformatics online verfügbar.