改善古代DNA在现代参考基因组上的比对

背景：下一代测序技术彻底改变了我们对古代DNA (aDNA) 研究的方法，使我们能获得古代个体和灭绝物种的完整基因组序列。然而，从早已死亡的生物中提取遗传物质仍然受到许多问题的困扰，包括死后DNA损伤和高水平的环境污染。加上与所使用的测序平台类型特异的误差模式，这些特性可能限制我们将测序读取比对到现代参考基因组的能力，从而限制我们识别内源古代读取的能力，降低快速测序aDNA的效率。结果：在这项研究中，我们比较了不同的计算方法，以提高aDNA序列识别的准确性和灵敏度，这些方法基于从更新世马提取物中使用Illumina GAIIx和Helicos Heliscope平台回收的快速测序读取。我们表明，Burrows Wheeler Aligner (BWA) 的性能可以通过在平台特定的方式下修改默认参数，在可接受的运行时间内用于未受损测序读取的比对。我们还检查了在读取末端修剪可能损坏的位置是否可以增加真正的aDNA片段的回收，以及是否可以通过之前基于最佳匹配过滤的策略准确识别人类污染。我们展示了结合我们不同的比对和过滤方法可以将回收的高质量内源命中数量增加多达33%。结论：我们已表明，来自aDNA提取物的Illumina和Helicos序列无法以相同的效率比对到现代参考基因组，除非为这些平台生成的特定误差类型和死后DNA损伤优化比对参数。我们的发现对未来的aDNA研究具有重要意义，因为我们定义了能够提高识别真正aDNA序列能力的比对指南，这反过来可能改善古代标本的基因分型准确性。我们的框架为表征古代基因组的标准程序提供了显著改进，但这些程序受到污染和常常低量DNA材料的挑战。