果蝇基因组的参数化比对

Needleman–Wunsch 和 Smith–Waterman 的经典算法为成对隐马尔可夫模型（PHMM）寻找最大后验概率比对。为了处理经历了复杂基因组重排的大型基因组，几乎所有现有的全基因组比对方法都采用快速启发式算法将基因组划分为适合 Needleman–Wunsch 比对的小片段。在这些比对方法中，固定参数并产出单一比对供生物学家后续分析是标准做法。我们的主要成果是构建了 Drosophila melanogaster（黑腹果蝇）与 Drosophila pseudoobscura（拟暗果蝇）的全基因组参数化比对。参数化比对通过寻找 PHMM 中所有可能参数下的所有最优比对，解决了对于参数变化的鲁棒性问题。我们的比对利用了现有的将全基因组划分为小片段进行比对的启发式方法，并依赖于我们在计算凸多面体方面的进展，这些进展使我们能够使用生物学现实模型对非编码区进行参数化比对。我们通过展示 cis-调控元件在 Drosophila melanogaster 和 Drosophila pseudoobscura 之间比先前认为的更为保守，证明了我们的参数化比对在生物学推断中的效用。我们还展示了全基因组参数化比对如何用于定量评估分支长度估计对比对参数的依赖性。比对多面体、软件和补充材料可在 http://bio.math.berkeley.edu/parametric/ 下载。