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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.11.2008.tde-19022008-113325
Documento
Autor
Nome completo
Marcelo Mollinari
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2007
Orientador
Banca examinadora
Garcia, Antonio Augusto Franco (Presidente)
Duarte, João Batista
Vencovsky, Roland
Título em português
Comparação de algoritmos usados na construção de mapas genéticos
Palavras-chave em português
Algoritmos
Cadeias de Markov
Mapeamento genético
Marcador Molecular.
Resumo em português
Mapas genéticos são arranjos lineares que indicam a ordem e distância entre locos nos cromossomos de uma determinada espécie. Recentemente, a grande disponibilidade de marcadores moleculares tem tornado estes mapas cada vez mais saturados, sendo necessários métodos eficientes para sua construção. Uma das etapas que merece mais atenção na construção de mapas de ligação é a ordenação dos marcadores genéticos dentro de cada grupo de ligação. Tal ordenação é considerada um caso especial do clássico problema do caixeiro viajante (TSP), que consiste em escolher a melhor ordem entre todas as possíveis. Entretanto, a estratégia de busca exaustiva torna-se inviável quando o número de marcadores é grande. Nesses casos, para que esses mapas possam ser construídos uma alternativa viável é a utilização de algoritmos que forneçam soluções aproximadas. O objetivo desse trabalho foi avaliar a eficiência dos algoritmos Try (TRY), Seriation (SER), Rapid Chain Delineation (RCD), Recombination Counting and Ordering (RECORD) e Unidirectional Growth (UG), além dos critérios PARF (produto mínimo das frações de recombinação adjacentes), SARF (soma mínima das frações de recombinação adjacentes), SALOD (soma máxima dos LOD scores adjacentes) e LMHC (verossimilhança via cadeias de Markov ocultas), usados juntamente com o algoritmo de verificação de erros RIPPLE, para a construção de mapas genéticos. Para tanto, foi simulado um mapa de ligação de uma espécie vegetal hipotética, diplóide e monóica, contendo 21 marcadores com distância fixa entre eles de 3 centimorgans. Usando o método Monte Carlo, foram obtidas aleatoriamente 550 populações F2 com 100 e 400 indivíduos, além de diferentes combinações de marcadores dominantes e codominantes. Foi ainda simulada perda de 10% e 20% dos dados. Os resultados mostraram que os algoritmos TRY e SER tiveram bons resultados em todas as situações simuladas, mesmo com presença de elevado número de dados perdidos e marcadores dominantes ligados em repulsão, podendo ser então recomendado em situações práticas. Os algoritmos RECORD e UG apresentaram bons resultados na ausência de marcadores dominantes ligados em repulsão, podendo então ser recomendados em situações com poucos marcadores dominantes. Dentre todos os algoritmos, o RCD foi o que se mostrou menos eficiente. O critério LHMC, aplicado com o algoritmo RIPPLE, foi o que apresentou melhores resultados quando se deseja fazer verificações de erros na ordenação.
Título em inglês
Comparison of algorithms used in the construction of genetic linkage maps
Palavras-chave em inglês
Hidden Markov Chain
Molecular Marker.
Monte Carlo
Multipoint estimates
Resumo em inglês
Genetic linkage maps are linear arrangements showing the order and distance between loci in chromosomes of a particular species. Recently, the availability of molecular markers has made such maps more saturated and efficient methods are needed for their construction. One of the steps that deserves more attention in the construction of genetic linkage maps is the ordering of genetic markers within each linkage group. This ordering is considered a special case of the classic traveling salesman problem (TSP), which consists in choosing the best order among all possible ones. However, the strategy of exhaustive search becomes unfeasible when the number of markers is large. One possible alternative to construct such maps is to use algorithms that provide approximate solutions. Thus, the aim of this work was to evaluate the efficiency of algorithms Try (TRY), Seriation (SER), Rapid Chain Delineation (RCD), Recombination Counting and Ordering (RECORD) and Unidirectional Growth (UG), as well as the criteria PARF (product of adjacent recombination fractions), SARF (sum of adjacent recombination fractions), SALOD (sum of adjacent lod scores) and LMHC (likelihood via hidden Markov chains), used with the RIPPLE algorithm for error verification, in the construction of genetic linkage maps. For doing so, a linkage map of a hypothetical diploid and monoecious plant species was simulated, containing 21 markers with fixed distance of 3 centimorgans between them. Using Monte Carlo methods, 550 F2 populations were randomly simulated with 100 and 400 individuals, together with different combinations of dominant and codominant markers. 10 % and 20 % of missing data was also included. Results showed that the algorithms TRY and SER gave good results in all situations, even with presence of a large number of missing data and dominant markers linked in repulsion phase. Thus, these can be recommended for analyzing real data. The algorithms RECORD and UG gave good results in the absence of dominant markers linked in repulsion phase and can be used in this case. Among all algorithms, RCD was the least efficient. The criterion LHMC, applied with the RIPPLE algorithm, showed the best results when the goal is to check ordering errors.
 
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mollinariok.pdf (2.86 Mbytes)
Data de Publicação
2008-03-03
 
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