Characterization of structural variation through assembly-to-assembly comparison

Yapısal varyasyonlar (SV'ler), DNA'nın 50 nükleotitten fazlasını etkileyen genomik varyasyonlardır. SV'ler evrimde önemli bir rol oynar ve insanlarda otizm, şizofreni, epilepsi ve kanser gibi genetik hastalıklar da dahil olmak üzere organizmalar üzerinde kritik fenotipik etkilere sebep olur. Bu nedenle, SV karakterizasyonu büyük önem taşır. Geçmişte, genom birleşimlerinin maliyeti nedeniyle küçük DNA sekansları tabanlı metodolojiler kullanıldı. Ancak, teknoloji alanındaki ilerlemelerle birlikte genom birleşimleri önemli ölçüde daha erişilebilir hale geldi. İnsan ve diğer primat genomlarının dahi eksiksiz birleşimleri oluşturuldu. Yüksek kaliteli birleşimlere rağmen, insan genomlarında SV keşfi, genomun tekrarlı yapısı ve SV'lerin kombinasyonu nedeniyle ortaya çıkan karmaşık yeniden düzenlemeler nedeniyle hala zorlu bir görev olarak kalmaktadır. Mevcut SV keşif araçlarının çoğu, genom birleşimleri üzerinde çalışırken tüm genom hizalamaları gerek- tirmekte olup, bu da yüksek ön işleme sürelerine ve bellek kullanımına yol açmaktadır. Bu nedenle, SV'leri verimli bir şekilde keşfetmek için yeni algoritmalara hala ihtiyaç vardır. Burada, tüm genom hizalamaları yerine genom birleşim taslakları üzerinde çalışan ve ekleme, silme ve ters çevirmeleri karakterize eden doğrusal zamanlı bir algoritma olan Strive'i sunuyoruz. Strive'in performansını, GRCh38.p14 (hg38) birleşimi üzerinde simüle edilmiş verilerle gerçekleştirdiğimiz iki deneyle ve CHM13 birleşiminde tespit edilen SV'ler ile değerlendirdik. Strive, 50 ila 55 saniye arasında değişen ön işleme süreleriyle 11 ila 12 saniye içinde ekleme, silme ve ters çevirmeleri doğru bir şekilde tespit edebilmiştir. Strive, duplikasyonların olmadığı simülasyonlarda %95'in üzerinde kesinlik ve duyarlılık değerleri elde etti. Duplikasyonlar ve SNP'ler içeren simülasyonlarda, ters çevirmeleri keşfetmede hala %95'in üzerinde duyarlılığı korumasına rağmen, ve CHM13 birleşimi ile yapılan deneyde ekleme ve silme işlemleri için kesinlik ve duyarlılık daha düşüktü. Bu durum, duplikasyonlara karşı daha fazla dayanıklılığa ihtiyaç olduğunu göstermektedir.