Fizikai térképezés - biológia
Fizikai feltérképezés leírja azt a módszert, amelyben a kromoszóma szekvenciája a klónok klónonkénti-puskás folyamatból történő helyes elrendezésével nyerhető. Az új bioinformatikai módszereknek köszönhetően az elmúlt években megnőtt a géntérképezés sebessége.
Probléma
A fizikai leképezés célja a genom teljes sorozatának létrehozása. A kromoszómák szekvenálásakor bizonyos problémák merülnek fel, amelyek azt jelentik, hogy csak kb. 800 bp méretű szakaszokat lehet szekvenálni egy menetben. A probléma megoldásának egyik lehetősége az, hogy további információkat használ fel a szekvenciarészletek helyes sorrendbe és elrendezésbe állításához, és ezáltal teljes kromoszóma megszerzéséhez a teljes egészükből.
Biológiai háttér
Ahhoz, hogy a klónok sorrendjét egyáltalán meg lehessen határozni (a klónok ebben az összefüggésben kis DNS-szekvenciákat jelölnek; a klónok azért, mert a kromoszóma részleges másolatai), a klónoknak átfedésben kell lenniük, és a szondáknak meg kell tudniuk határozni, hogy mely klónok átfedik egymást. Ahhoz, hogy elegendő mennyiségű klónt kapjon, a kromoszómát megkettőzik és restrikciós enzimekkel hasítják, amelyeket a módszertől függően részleges emésztési probléma, vagy a kettős emésztési probléma vezet. A klónok szekvenálása előtt klón-szonda hibridizációt alkalmaznak annak meghatározására, hogy mely klónok mely próbákkal hibridizálnak. Mivel a próbákat úgy választják meg, hogy (ideális esetben) csak egyszer forduljanak elő a kromoszómában, létrehozható egy klón-szonda hibridizációs mátrix, amelynek segítségével meghatározható a klónok átfedése és elrendezése. A klónok átfedésének módját nem feltétlenül kell szekvenálni.
A hibamentes eset
Feltéve, hogy minden klón
- azonos hosszúságúak
- minden átfedés egyedi (mindegyik szonda csak egy helyen kötődik) és
- minden hibridizáció igazolja az átfedéseket
ami azt jelenti, hogy egyetlen hibridizáció sem kötődik rossz helyre, így átfedésnek tűnik, ahol nincs, a klónok sorrendje egyértelműen meghatározható egy PQ fával, vagy a egymást követő problémák.
A klón-szonda hibridizációs mátrix kétdimenziós mátrix, amelynek sorai oszloponként egy klón, minden oszlop pedig oszloponként egy szonda. A mátrix mezőit 1-gyel jelöljük, ha a megfelelő próba hibridizál a megfelelő klónral, különben 0-val.
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 2 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 4 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
Most ebben az M mátrixban keressük az oszlopok sorrendjét, hogy minden sorban pontosan egy összekapcsolt blokk legyen. Az ilyen blokkot egymást követőnek nevezzük. Egy ilyen blokk ezután megmutatja, mely szondák vannak egymás mellett egy klónon. Azokkal a klónokkal, amelyek részlegesen hibridizálnak ugyanazokkal a szondákkal, átfedés van, nem átfedő részeik az átfedések bal és jobb oldalán találhatók.
A probléma megoldása érdekében a mátrixot PQ-fának nevezett adatstruktúrává alakítják.