موضوع مقاله: همگذار ولوت | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # همگذار ولوت | مقدمه: ولوت یک پکیج نرم‌افزاری می‌باشد که برای بازسازی ژنوم و ترتیب دهی هم ترازی ریدهای کوتاه به وجود آمده‌است. | ## بخش 1: همگذار ولوت | ولوت با دستکاری در گراف دی بر این از آن برای ساختن توالی ژنوم استفاده می‌کند که می‌توان خطاها را از بین ببرد و ناحیه‌های تکراری را تشخیص دهد. دستکاری گراف دی بر این به عنوان یک روش برای هم ترازی مطرح شد با این حال برای برطرف کردن مشکل خطاها و نواحی تکراری به تکنیک‌های جدیدی نیار بود. این نیازمندی به توسعه ولوت توسط دنیل زربینو و اروان بیرنی در مرکز تحقیقات بیوانفورماتیک اروپا منجر شد. ولوت با دست کاری در گراف دی بر این با استفاده از ساده زای و فشرده سازی، بدون اینکه اطلاعات مربوط به گراف از دست برود کار می‌کند. عملیات ساده‌سازی و فشرده سازی با تبدیل کردن مسیرهای غیر جالب به یک راس انجام می‌شود. عملیات حذف خطاها و برطرف کردن مشکل نواحی تکراری ابتدا با یک الگوریتم حذف خطا که توالی‌ها را با هم ادغام می‌کند انجام می‌شود، پس از آن نواحی تکراری با استفاده از حل‌کننده تکرار که مسیرهایی که همپوشانی محلی دارند را جدا می‌کند انجام می‌شود. ترکیب ریدهای کوتاه و ریدهای جفت به ولوت این قدرت را می‌دهد که بتوان نواحی تکراری کوتاه را برطرف کند و کانتیگ‌هایی با طول قابل قبول تولید نماید. ولوت می‌تواند کانتیگ‌هایی تولید کند که مقدار N50 برای آن‌ها برابر 50kb در داده‌های مربوط به پروکاریوتها باشد و 3kb برای داده‌های مربوط به پستانداران باشد. | ## بخش 2: همگذار ولوت | الگوریتم همان‌طور که اشاره شد ولوت از گراف دی بر این برای همگذاری ریدهای کوتاه استفاده می‌کند. به‌طور دقیق تر ولوت برای هر کدام از رشته‌های بطول k که از ریدها بدست می‌آید یک راس در گراف در نظر می‌گیرد. دو راس در این گراف به هم متصل هستند اگر رشته k تایی متناظر آن‌ها یک همپوشانی بطول k-1 داشته باشند. به بیان دقیق تر یک یال جهت دار از راس A به راس B وجود دارد اگر و تنها اگر k-1 حرف آخر توالی مربوط به A برابر k-1 حرف اول توالی مربوط به B باشد. تعدادی مرحله برای بهینه‌سازی گراف انجام می‌شود که به آن‌ها ساده‌سازی و حفظ خطا می‌گوییم. ساده‌سازی ادغام راس‌هایی که مسیرهای ایجاد شده در گراف را تحت تأثیر نمی‌گذارند، یک راه ساده برای کاهش میزان حافظه مصرفی می‌باشد، یعنی هنگامی که یک راس A فقط یک یال خروجی به راس B دارد و راس B نیز فقط یک یال ورودی دارد، می‌توانیم A و B را ادغام کنیم. نوک‌ها یک راس نوک در نظر می‌گیریم اگر شرایط اینکه ۱-راس یال ورودی یا خروجی نداشته باشد. انگیزه روش‌های توالی یابی DNA مانند NGS بسیار محدود می‌باشند زیرا که ژنوم بسیار طولانی‌تر از طول هر رید است. | ## بخش 3: همگذار ولوت | به‌طور معمول روش‌های NGS با ریدهای کوتاه کار می‌کند و هزینه تولید هر رید در این روش نسبت به روش‌ها نسل اول بسیار کمتر است. همچنین انجام روش‌های NGS بسیار ساده‌تر است و قابلیت انجام موازی را دارا می‌باشند. با این حال، ریدهای کوتاه حاوی اطلاعات کمتری نسبت به ریدهای طولانی می‌باشند و نیازمند پوشش بازسازی رید بالایی می‌باشند تا شامل همپوشانی‌های معنادار باشند. این مسئله باعث می‌شود که پیچیدگی توالی یابی افزایش یابد و بشدت نیازهای محاسبی را افزایش می‌دهد. تعداد زیاد رید همچنین باعث می‌شود که تعداد همپوشانی‌ها در گراف افزایش یابد که محاسبه گراف را سخت‌تر می‌کند. برای غلبه بر این مشکلات، برنامه‌های توالی یابی پویا که هم به صورت کارا بودن و هم مقرون به صرفه بودند و قادر به حذف خطاها و تکرار بوند توسعه داده شدند. | ## جمع‌بندی | ولوت نیز برای این مقصود ایجاد شد و می‌تواند بازسازی ریدهای کوتاه بدون توالی مرجع را با زمان محاسبه کمتر و استفاده از حافظه کمتری نسبت به بقیه ابزارها انجام دهد.