MUMmer

MUMmer は、配列アラインメント用のバイオインフォマティクスソフトウェアシステムです。これは、サフィックスツリーデータ構造に基づいています。これは、異なるゲノムアセンブリを相互に比較するために使用され、科学者がゲノムがどのように変化したかを判断できるようにします。頭字語「MUMmer」は、「Maximal Unique Matches」または MUMs に由来しています。

MUMMER ソフトウェアパッケージの元のアルゴリズムは、Art Delcher、Simon Kasif、Steven Salzberg によって設計されました。Mummer は、バイオインフォマティクスで開発された最初の全ゲノム比較システムです。当初は、2 つの関連した細菌株の比較に適用されました。

MUMmer ソフトウェアはオープンソースです。このシステムは主に、ジョンズ・ホプキンス大学計算生物学センターのSteven Salzberg 氏と Arthur Delcher 氏によって保守されています。

MUMmer は科学文献で頻繁に引用されているバイオインフォマティクスシステムです。Google Scholar によると、2013 年初頭の時点で、オリジナルの MUMmer 論文 (Delcher et al., 1999) ^{[1] は}691 回引用されています。MUMmer 2 論文 (Delcher et al., 2002) ^{[2] は}455 回引用されています。MUMmer 3.0 論文 (Kurtz et al., 2004) ^{[3] は}903 回引用されています。

概要

Mummer は、ゲノム全体の迅速なアラインメントに使用される高速アルゴリズムです。MUMmer アルゴリズムは比較的新しいもので、4 つのバージョンがあります。

MUMmersのバージョン

MUMmer1

MUMmer1 または単に MUMmer は 3 つの部分で構成されます。最初の部分はサフィックスツリーの作成 (MUM を取得するため)、2 番目の部分は最長増加サブシーケンスまたは最長共通サブシーケンス (MUM を順序付けるため)、最後にギャップを閉じるためのアライメントで構成されます。

MUMアラインメント間の中断はギャップと呼ばれます。他のアラインメントアルゴリズムはこれらのギャップを埋めます。ギャップは次の4つのクラスに分類されます。^[4]

SNP中断 - 2 つの配列を比較すると、1 つの文字が異なります。
挿入 - 2 つのシーケンスを比較すると、サブシーケンスが 1 つのシーケンスにのみ表示されます。2 つのシーケンスを比較した時点では、もう一方のシーケンスには空のギャップがあります。
高度に多型的な領域 - 2 つの配列を比較すると、すべての文字が異なるサブ配列が見つかることがあります。
繰り返し – シーケンスの繰り返しです。MUM は一意のシーケンスのみを受け入れることができるため、そのギャップは MUM の 1 つが 1 回繰り返されたものになります。

ママー2

このアルゴリズムは、メモリ使用量を減らし、速度と精度を向上させるために再設計されました。また、より大きなゲノムのアライメントも可能になりました。

改善されたのは、Kurtz によって作成されたものを採用することで、サフィックスツリーに格納される量が増えたことです。

ママー3

ステファン・カーツと彼のチームメイトによると、「MUMmer 3.0における最も重要な技術的改善は、サフィックスツリーのコードを完全に書き直したことです。これは、記事「サフィックスツリーのスペース要件の削減」で説明されているツリーのコンパクトなサフィックスツリー表現に基づいています」 ^{[5 ]。}^[6]

ママー4

Guillaume 氏と彼のチームによると、実装にはいくつかの追加の改善があり、クエリの並列処理にも革新が見られます。「MUMmer4 には、特定の参照の接尾辞配列を保存および読み込むオプションが含まれるようになりました。」^[7]これにより、接尾辞ツリーを一度構築し、保存した接尾辞ツリーから実行した後に再度構築することができます。

ソフトウェア - オープンソース

MUMmer はオープンソースソフトウェアであり、オンラインでアクセスできます。

参考文献

^ Delcher, AL; Kasif, S.; Fleischmann, RD; Peterson, J.; White, O.; Salzberg, SL (1999). 「全ゲノムのアラインメント」. Nucleic Acids Research . 27 (11): 2369–2376. doi :10.1093/nar/27.11.2369. PMC 148804. PMID 10325427 .
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外部リンク

MUMmerホームページ
MUMmer2
本
MUMmer
ソフトウェア
MUMmer3
MUMmer1
MUMmer4

[Delcher-1] Delcher, AL; Kasif, S.; Fleischmann, RD; Peterson, J.; White, O.; Salzberg, SL (1999). 「全ゲノムのアラインメント」. Nucleic Acids Research . 27 (11): 2369–2376. doi :10.1093/nar/27.11.2369. PMC 148804. PMID 10325427 .

[Delcher2002-2] Delcher, AL; Phillippy, A.; Carlton, J.; Salzberg, SL (2002). 「大規模ゲノムアラインメントと比較のための高速アルゴリズム」. Nucleic Acids Research . 30 (11): 2478–2483. doi :10.1093/nar/30.11.2478. PMC 117189. PMID 12034836 .

[Kurtz-3] Delcher, A.; Harmon, D.; Kasif, S.; White, O.; Salzberg, S. (1999). 「GLIMMER による微生物遺伝子同定の改善」. Nucleic Acids Research . 27 (23): 4636–4641. doi :10.1093/nar/27.23.4636. PMC 148753. PMID 10556321 .

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[Stefan-5] Kurtz, S.; Phillippy, A.; Delcher, A.; Smoot, M.; Shumway, M.; Antonescu, C.; Salzberg, S. (2004). 「大規模ゲノムを比較するための多用途でオープンなソフトウェア」(PDF) . Genome Biology . 5 (2): R12. doi : 10.1186/gb-2004-5-2-r12 . PMC 395750 . PMID 14759262. 2019-07-11 にオリジナルからアーカイブ(PDF)されました。2021-05-06に取得。

[6] Kurtz, S. (1999). 「サフィックスツリーのスペース要件の削減」.ソフトウェア: 実践と経験. 29 (13): 1149–1171. doi :10.1002/(SICI)1097-024X(199911)29:13<1149::AID-SPE274>3.0.CO;2-O. 2021-05-06 にオリジナルからアーカイブ。2021-05-06に取得。

[7] Marçais, Guillaume.; Pillippy, A.; Delcher, A.; Coston, R.; Salzberg, S.; Zimin, A. (2018). 「MUMmer4: 高速かつ多用途なゲノムアラインメントシステム」. PLOS Computational Biology . 14 (1): e1005944. Bibcode :2018PLSCB..14E5944M. doi : 10.1371/journal.pcbi.1005944 . PMC 5802927. PMID 29373581 .

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