Физическо картографиране - биология
Физическо картографиране описва метода, при който последователността на хромозомата може да бъде получена чрез правилно подреждане на клонинги от процес клонинг по клонинг. Скоростта на картографиране на гените се умножи през последните години благодарение на новите методи за биоинформатика.
Проблем
Целта на физическото картографиране е да се създаде пълна последователност на генома. Когато хромозомите се секвенират, възникват определени проблеми, които означават, че само секции с размер приблизително 800 bp могат да бъдат секвенирани едновременно. Една от възможностите за решаване на този проблем е да се използва допълнителна информация, за да се поставят фрагментите на последователността в правилен ред и подредба и по този начин да се получи пълна хромозома от тяхната цялост.
Биологичен фон
За да може изобщо да се определи реда на клонингите (в този контекст клонингите означават малки ДНК последователности; клонинги, тъй като те са частични копия на хромозомата), клонингите трябва да се припокриват и сондите трябва да могат да определят дали и които клонингите се припокриват. За да се получат достатъчно клонинги, хромозомата се дублира и се реже с рестрикционни ензими, които в зависимост от метода се използват за проблем с частично усвояване, или да проблем с двойно усвояване води. Преди клонирането да бъде секвенирано, се използва хибридизация на клонинги-сонди, за да се определи кои клонове хибридизират с кои сонди. Тъй като сондите са избрани така, че (в идеалния случай) да се появят само веднъж в хромозомата, може да се създаде матрица за хибридизация на клонинг-сонда, с помощта на която може да се определи припокриването и подреждането на клонингите. Знаейки как клонингите се припокриват, може да не е необходимо всички да бъдат секвенирани.
Случаят без грешки
Ако приемем всички клонинги
- имат еднаква дължина
- всички припокривания са уникални (всяка сонда се свързва само на едно място) и
- всички хибридизации свидетелстват за реални припокривания
което означава, че никаква хибридизация не се свързва на грешното място, така че да изглежда като припокриване, където няма такова, редът на клонингите може да бъде ясно установен с PQ дърво или чрез решаване на проблем с последователни.
Матрицата за хибридизация на клонинг-сонда е двумерна матрица, чиито редове означават по един клонинг на ред и всяка колона по една сонда на колона. Полетата на матрицата са обозначени с 1, ако съответната сонда хибридизира със съответния клон, в противен случай с 0.
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 2 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 4-ти | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
Сега търсим ред на колоните в тази матрица M, така че да има точно един свързан блок от единици във всеки ред. Такъв блок се нарича последователен. Тогава такъв блок показва кои сонди са една до друга на клонинг. Клонингите, които частично хибридизират с едни и същи сонди, се припокриват, техните непокриващи се части са вляво и вдясно от припокриванията.
За да се реши този проблем, матрицата се преобразува в структура от данни, наречена PQ дърво.