3回のシーケンス解析の結果を重ね合わせた図。各ポイントにおけるリード配列のカバレッジが示されている。遺伝学において、カバレッジはDNAシーケンスの深度または完全性を測る指標の一つであり、より具体的には、以下のいずれかの用語で表現されます。
- シーケンスカバレッジ(または深度)とは、再構築されたシーケンス内の特定のヌクレオチドを含むユニークなリードの数です。 [ 1 ] [ 2 ]ディープシーケンシングとは、シーケンスの各領域のユニークなリードの数を多くすることを目指す一般的な概念を指します。[ 3 ]
- 物理的カバレッジとは、リードまたはリードペアの累積長をゲノムサイズの倍数として表したものである。[ 4 ]
- ゲノムカバレッジとは、ゲノムの全塩基対または遺伝子座のうち、シーケンス解析によってカバーされた部分の割合のことです。
配列カバレッジ
根拠
個々のヌクレオチドの配列決定精度は非常に高いものの、ゲノムに含まれるヌクレオチドの数が非常に多いため、ゲノムを一度しか配列決定しない場合、かなりの数の配列決定エラーが発生します。さらに、ゲノムには多くの位置に希少な一塩基多型(SNP)が存在します。したがって、配列決定エラーと真のSNPを区別するためには、個々のゲノムを何度も配列決定することで、配列決定精度をさらに向上させる必要があります。
超深度シーケンシング
「超深度」という用語は、より高いカバレッジ(100倍以上)を指す場合もあり、混合集団における配列変異の検出を可能にします。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]極端な場合、最大深度シーケンスなどのエラー訂正シーケンス手法では、特定の領域のカバレッジがシーケンスマシンのスループットに近づき、 10⁸を超えるカバレッジが可能になります。[ 8 ]
トランスクリプトームシーケンス
RNA-Seqとしても知られるトランスクリプトームのディープシーケンシングは、特定の細胞型、組織、または臓器に特定の時点で存在するRNA分子の配列と頻度の両方を提供します。[ 9 ]個々の遺伝子によってコードされるmRNAの数を数えることは、表現型に大きく寄与するタンパク質コード能力の指標となります。[ 10 ] RNAシーケンシングの方法を改善することは、実験的方法と計算的方法の両方の観点から活発な研究分野です。[ 11 ]
計算
全ゲノムの平均カバレッジは、元のゲノムの長さ(G)、リード数(N)、および平均リード長(L)から次のように計算できます。
例えば、平均長500ヌクレオチドの8つのリードから再構築された2,000塩基対の仮想ゲノムは、2倍の冗長性を持つ。このパラメータにより、リードによってカバーされるゲノムの割合(カバレッジの幅とも呼ばれる)などの他の量を推定することもできる。ショットガンシーケンスでは、塩基コールとアセンブリのエラーを克服できるため、高いカバレッジが望ましい。DNAシーケンス理論は、このような量の関係を扱う。[ 2 ]
物理的な補償
シーケンスカバレッジとフィジカルカバレッジは区別されることがある。シーケンスカバレッジは塩基が読み取られる平均回数であり、フィジカルカバレッジは塩基が読み取られる、またはペアになったリードによって挟まれる平均回数である。[ 2 ] [ 12 ] [ 4 ]
ゲノムカバレッジ
ゲノムのカバー率と精度に関して、全ゲノムシーケンスは大きく以下のいずれかに分類できます。[ 13 ]
- ゲノムの約90%を約99.9%の精度でカバーするドラフト配列
- ゲノムの95%以上を約99.99%の精度でカバーする、完成した配列。
この定義による真に高品質な完成配列を生成するには、非常にコストがかかります。そのため、ほとんどのヒト「全ゲノムシーケンス」の結果はドラフト配列です(上記の定義による精度を上回る場合もあれば、下回る場合もあります)。[ 13 ]
参考文献
- ↑ 「シーケンスカバレッジ」。illumina.com。Illumina education 。2020年10月8日取得。
- 1 2 3 Sims, David; Sudbery, Ian; Ilott, Nicholas E.; Heger, Andreas; Ponting, Chris P. (2014). "シーケンス深度とカバレッジ:ゲノム解析における重要な考慮事項". Nature Reviews Genetics . 15 (2): 121– 132. doi : 10.1038/nrg3642 . PMID 24434847. S2CID 13325739 .
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- 1 2 Kris A. Wetterstrand, MS 「ヒトゲノムの配列決定のコスト」。国立ヒトゲノム研究所。最終更新日:2021年11月1日