Gatekeeper-: GPU accelerated pre-alignment filtering in short read mapping

Yüksek verimli dizilemede (HTS) son zamanlarda elde edilen gelişmeler çok sayıda DNA parçasının (okumanın) hızlı üretimini kolaylaştırmaktadır. Her geçen gün, bu bağlamda veri üretimi daha az masraflı hale gelmesine rağmen mevcut veriyi bir bütün olarak hizalama programında işlemek hala bilgisayımsal açıdan pahalıdır. Hizalamanın son evresinde, kısa okumaların referans genomu üzerindeki aday pozisyonları, ilgili referans kısmıyla aralarındaki farka bağlı olarak hata payını en aza indirecek şekilde doğrulanmaktadır. Bu bakımdan, okumalar ve referans genomu kısımları arasında karşılaştırma yapmak, geleneksel olarak devirgen programlama algoritmaları içeren yaklaşık karakter dizgisi eşleştirme tekniklerini gerektirmektedir. Herbir okuma ve referans kısmı için devirgen programlama uygulamak, hizalamayı, haritalama işleminin bilgisayımsal olarak pahalı aşaması haline getirmektedir. Bu yüzden, bu aşamayı hızlandırmanın bütün olarak hizalama performansını işletim zamanı açısından iyileştirmesi beklenmektedir. Bu tezde, doğrulama öncesi, devirgen programlama üzerindeki bilgisayımsal yükü azaltmak için belirli bir hata eşiğinin üzerinde olan dizi çiftlerini eleyen bir ön-hizalama filtresi olan GateKeeper-GPU'yu sunuyoruz. Filtreleme için GateKeeper algoritmasını seçiyoruz. GateKeeper'ı geliştiriyoruz ve onu, bilgisayımsal açıdan ağır işi, yüksek oranda paralel milyonlarca izlekle yapmaktan kaynaklanan fayda ile performansı artırmak için CUDA çatısı ile GPGPU (genel kullanım grafik işleme ünitesi) platformuna adapte ediyoruz. GateKeeper-GPU, mrFAST ile entegre edildiğinde doğrulama aşamasına 2.9 kata kadar ve hizalama işleminin bütününe 1.4 kata kadar hızlandırma sağlarken asıl GateKeeper'a göre 52 kata kadar daha az yanlış kabul edilen dizi çifti üretmektedir.