12、杂交定位测序的复杂性

杂交定位测序的复杂性

在生物技术和人类基因组计划中，测序问题至关重要。杂交测序（SBH）作为一种有潜力的替代传统凝胶测序的方法，在八十年代末被提出并获得专利。本文将深入探讨杂交定位测序（PSBH）的复杂性，特别是在每个子串允许的位置数量受限的情况下。

1. 杂交测序（SBH）概述

SBH的基本思想是通过DNA芯片确定目标序列中所有k - 长的子串（k - 元组），然后尝试从这些子串重建目标序列。实际应用中，k值通常在8到10之间。SBH的核心计算问题是从序列的谱（即所有包含在序列中的k - 元组及其重数的列表）重建序列。

一种简单的方法是在有向图中寻找哈密顿路径，其中图的顶点对应谱中的k - 元组，当一个顶点的(k - 1) - 后缀等于另一个顶点的(k - 1) - 前缀时，两个顶点相连。但这是一个计算上困难的问题。Pevzner证明了可以将重建问题转化为在另一个有向图中寻找欧拉路径，这是一个容易解决的问题。在这个图中，顶点对应(k - 1) - 元组，对于谱中的每个k - 元组，一条边连接对应其(k - 1) - 长前缀和后缀的顶点。

然而，SBH的主要缺点是解的歧义性。图中的分支（即从同一个顶点出发的两条或更多条边）表示存在多个替代解。除非分支数量非常少，否则很难确定正确的序列。理论分析和模拟表明，使用8 - 元组芯片唯一可重建序列的平均长度仅约为200，远低于商业凝胶测序仪的单次读取长度。

2. 杂交定位测序（PSBH）的提出

由于测序问题的重要性和SBH的数学优雅性，许多作者提出了改进SBH的方法，包括替代芯片设计和交互式协议。最近，一些作者提出了基于在谱中添加位置信息的SBH增强方法，即杂交定位测序（PS