Компьютерное моделирование поиска праймеров в цепи ДНК
Ольга Юрьевна Кирьянова,
Лиана Ульфатовна Ахметзянова,
Булат Разяпович Кулуев,
Ирек Марсович Губайдуллин,
Алексей Викторович Чемерис https://doi.org/10.23947/2587-8999-2019-1-1-29-34
Аннотация
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) является одним из самых распространенных экспериментальных методов при решении задач анализа ДНК. Олигонуклеотидные праймеры являются важной составляющей любой ПЦР, и поэтому существует ряд требований к их дизайну. От данных структур зависит успешность и возможность проведения эксперимента в целом. В связи с этим появилась необходимость проведения компьютерного анализа подбора праймеров. Разработан алгоритм на основе алгоритма поиска Бойера-Мура для специфичного дизайна праймеров. В настоящей работе представлены две вариации поиска праймеров. На основе алгоритма разработана программа, позволяющая проводить компьютерный дизайн праймеров перед непосредственным экспериментальным проведением ПЦР. Что значительно упрощает проведение натурного эксперимента. На данный момент расчеты проведены для модельных объектов (хромосом арабидопсиса).
Ключевые слова
Об авторах
Ольга Юрьевна КирьяноваРоссия
Кирьянова Ольга Юрьевна, Уфимский государственный нефтяной технический университет (450062, Уфа, ул. Космонавтов, д. 1)
Лиана Ульфатовна Ахметзянова
Россия
Ахметзянова Лиана Ульфатовна, Уфимский государственный нефтяной технический университет (450062, Уфа, ул. Космонавтов, д. 1)
Булат Разяпович Кулуев
Россия
Кулуев Булат Разяпович, Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук (450054, Уфа, проспект Октября, д. 71), доктор биологических наук доктор биологических
Ирек Марсович Губайдуллин
Россия
Губайдуллин Ирек Марсович, Институт нефтехимии и катализа РАН (450075 Уфа, Проспект Октября, д. 141), Уфимский государственный нефтяной технический университет (450062, Уфа, ул. Космонавтов, д. 1), доктор физико-математических наук, профессор
Алексей Викторович Чемерис
Россия
Чемерис Алексей Викторович, Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук (450054, Уфа, проспект Октября, д. 71), доктор биологических наук, профессор
Список литературы
1. Cheng-Hong Yang, Yu-Huei Cheng, Li-Yeh Chuang, Hsueh-Wei Chang, Specific PCR product primer design using memetic algorithm: Biotechnology Progress 25(3) – 2009. – P 745-753.
2. Konwar K., Mandoiu I., Russell A., Shvartsman A., Approximation Algorithms for Minimum PCR Primer Set Selection with Amplification Length and Uniqueness Constraints, Proceedings of the 3th Asia-Pacific Bioinformatic conference (APBC), Imperial College Press – 2005. – P 41-45.
3. Yu-Huei Cheng, Estimation of Teaching-Learning-Based Optimization Primer Design Using Regression Analysis for Different Melting Temperature Calculations: IEEE Transactions on NanoBioscience 14(1) – 2015. – P. 3-12.
4. Yung-Fu Chen, Rung-Ching Chen, Yung-Kuan Chan, Reo-Hao Pan, You-Cheng Hseu, Elong Lin, Design of multiplex PCR primers using heuristic algorithm for sequential deletion applications: Computational biology and chemistry, 33 – 2009. – P 181-188.
5. Li-Yeh Chuang, Yu-Huei Cheng, Chang-Hsuan Ho, Specific primer design for the polymerase chain reaction: Biotechnology Letters, 35(10) – 2013. – P. 1541-1549.
6. Kleppe K., Ohtsuka E., Kleppe R., Molineux I., Khorana H.G. Studies on polynucleotides. XCVI. Repair replications of short synthetic DNA's as catalyzed by DNA polymerases. – Mol. Biol. Bd. – 2002. – Vol. 56 – P. 341 – 364.
7. Glik B., Pasternak Dzh. Molekulyarnaya biotekhnologiya. Principy i primenenie. — M.: Mir, 2002. — 589 p.
8. Chemeris D.A., Kiryanova O.Y., Gubaidullin I.M., Chemeris A.V. Dizajn prajmerov dlya polimeraznoj cepnoj reakcii (kratkij obzor komp'yuternyh programm i baz dannyh) – Biomika. – 2016. – T. 8. – №3. – P. 215-238.
9. Knuth D.E., Morris (Jr) J.H., Pratt V.R. Fast pattern matching in strings — SIAM Journal on Computing. – 1977. – Vol. 6(1) – P. 323-350.
10. Boyer R. S., Moore J. S. A fast string searching algorithm, Carom. ACM 20, (10) – 1977. – P. 262–272.
11. Biopython [Electronic resource]. – Access mode: https://biopython.org/
12. Pearson W.R., Lipman D.J. Improved tools for biological sequence comparison. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America – 1988. – Vol. 85(8). – 2444 p.
Рецензия
Для цитирования:
Кирьянова О.Ю., Ахметзянова Л.У., Кулуев Б.Р., Губайдуллин И.М., Чемерис А.В. Компьютерное моделирование поиска праймеров в цепи ДНК. Computational Mathematics and Information Technologies. 2019;3(1). https://doi.org/10.23947/2587-8999-2019-1-1-29-34
For citation:
Kiryanova O.Yu., Akhmetzianova L.U., Kuluev B.R., Gubaydullin I.M., Chemeris A.V. Computer modelling of primers search in the DNA chain. Computational Mathematics and Information Technologies. 2019;3(1). https://doi.org/10.23947/2587-8999-2019-1-1-29-34
Послать статью по эл. почте 