Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Επιτάχυνση μέσω υλικού (hardware) αλγορίθμων για συστοιχία γονιδιώματος

Galanos Georgios

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Η συστοιχία γονιδιωμάτων (Genome Assembly) είναι ένα πεδίο της βιοπληροφορικής που αναφέρεται στη διαδικασία λήψης μικρών μερών γενετικού υλικού και επανασύνδεσής τους, με διαφορετικές μεθόδους, προκειμένου να αναδημιουργηθεί η αρχική αλληλουχία από την οποία προήλθε το DNA. Δεδομένου ότι τα σύνολα δεδομένων εισόδου των DNA έχουν πολυάριθμο μέγεθος και στις περισσότερες περιπτώσεις έχει πολύ μεγάλο όγκο δεδομένων, είναι σημαντικό να εφαρμοστούν λειτουργίες και αλγόριθμοι προκειμένου να επιταχυνθούν αυτές οι διαδικασίες και να επιτευχθούν σημαντικές μειώσεις χρόνου και χώρου όσον αφορά την πολυπλοκότητά τους. Το φίλτρο ανάγνωσης (Read Matching Filter - RMF), το οποίο υλοποίησα και παρουσιάζω σε αυτή τη διπλωματική εργασία, είναι ένα είδος αυτών των διαδικασιών και έχει τον ρόλο της προεπεξεργασίας (φιλτράρισμα) των δεδομένων εισόδου σε ολόκληρη τη διαδικασία συστοιχίας γονιδιώματος. Το RMF παίρνει το σύνολο δεδομένων εισόδου που περιέχει το γενετικό υλικό διαχωρισμένο σε μέρη που ονομάζονται reads, ένα ανά γραμμή και εφαρμόζει μια διαδικασία αντιστοίχισης μεταξύ τους προκειμένου να βρεθεί αχρησιμοποίητος πλεονασμός. Όταν η διαδικασία αντιστοίχισης εκτελεσθεί επιτυχώς, ο αχρησιμοποίητος πλεονασμός εξαλείφεται από το σύνολο δεδομένων και παραμένει στην έξοδο της σχεδίασης τα εναπομείναντα reads τα οποία ονομάζονται ενδιάμεσα contigs. Το τελικό αρχείο εξόδου που περιέχει αυτά τα ενδιάμεσα contigs έχει λιγότερα reads σε αριθμό και μεγαλύτερα ή ίσα reads σε μήκος σε σχέση με αυτά του συνόλου δεδομένων εισόδου, αλλά χωρίς τον αχρησιμοποίητο πλεονασμό και με αυτόν τον τρόπο το συνολικό μέγεθος του συνόλου δεδομένων γίνεται μικρότερο. Αξιοποιώντας αυτό το αποτέλεσμα, η διαδικασία συναρμολόγησης γονιδιώματος λαμβάνει ένα μικρότερο σύνολο δεδομένων ως είσοδο και ως αποτέλεσμα κερδίζει ένα χρονικό όφελος στην διαδικασία εκτέλεσης.Ο παραπάνω αλγόριθμος εφαρμόστηκε τόσο σε λογισμικό όσο και σε σχεδιασμό λογισμικού-υλικού σε Field Programmable Gate Array (FPGA) προκειμένου να επιταχυνθεί ο χρόνος εκτέλεσης. Οι έξοδοι του RMF και το αρχικό σύνολο δεδομένων εισόδου δίνονται ως είσοδος στο Velvet το οποίο βασίζεται στον χειρισμό των γραφημάτων de Bruijn, μέσω της αφαίρεσης σφαλμάτων και της απλοποίησης επαναλαμβανόμενων περιοχών, προκειμένου να επεξεργαστεί τη συναρμολόγηση και να δώσει τις ακολουθίες εξόδου. Ο συνολικός σχεδιασμός περιλάμβανε την επεξεργασία συναρμολόγησης γονιδιώματος που κέρδισε μια ταχύτητα της τάξης του 2x-6x, με καλή ποιότητα στα αποτελέσματα μεταξύ των δύο μεθόδων.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες