基於基因組測序數據鑑定單鹼基變異的方法總結

單核苷酸多態性，英文single nucleotide polymorphism，縮寫爲SNP，讀音爲Snip。SNP主要是指在基因組水平上引發的單個鹼基的變異，其在羣體中的發生頻率不小於1%，包括單鹼基的轉換、顛換以及單鹼基的插入和缺失等。

多態性示意圖（圖片來源：genome news network）

 

突變（mutation）和多態性（polymorphism）的主要區別在於：

1）突變在羣體中的發生頻率小於1%，而多態性的發生頻率在大於1%；

2）突變一般對生生物體是有害的，而多態性一般都是無害的。

多態性和突變的區別（圖片來源：genome news network）

 

那麼基於基因組測序數據，包括全基因組測（WGS）、全外顯子測序（WES）或靶向測序（targeted sequencing），鑑定基因組變異的標準流程是什麼樣的呢？（更多精彩請關注微信公衆號：AIPuFuBio）

具體以下圖所示：

基因組變異鑑定標準流程（DePristo et al. Nature Genetics, 2011）

 

因此基於測序數據進行基因組變異檢測的第一步就是數據匹配，即把測序數據匹配到參考基因組上。匹配測序數據的軟件很是多，下圖列舉了一些典型的匹配軟件。具體以下所示：

經常使用的測序數據匹配軟件比較（Li et al. Cancer Informatics, 2015）

 

由上表可知，Bowtie（目前有Bowtie2）、BWA和SOAP（目前有SOAP2）都是整體性能很好的短序列匹配軟件。

那麼基因組變異的檢測軟件哪些呢？基於測序數據的變異檢測軟件也很是多，下圖列舉了一些典型的軟件。具體以下所示：

經常使用的基因組變異檢測軟件（Li et al. Cancer Informatics, 2015）

 

因爲GATK擁有很是好的綜合性能，目前GATK是已成爲最流行的SNV/SNP檢測軟件。

 

GATK的具體算法原理可參考原文章：

McKenna et al. The Genome Analysis Toolkit: A MapReduce framework for analyzing next-generation DNA sequencing data, Genome Research, 2010

而GATK軟件的具體使用可參考官網：

https://software.broadinstitute.org/gatk/best-practices/

 

（更多精彩，可見大型免費綜合生物信息學資源和工具平臺AIPuFu：www.aipufu.com，關注微信公衆號：AIPuFuBio）

 

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