Genetik verilerde mutasyon analizi ve varyant tespiti
Mutation analysis and variant detection in genetic data
Yazar: SAFA AKBULUT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM SAVRAN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Genetik = Genetics
Dizin: DNA = DNA ; DNA mutasyon analizi = DNA mutational analysis ; Genetik = Genetics ; Mutasyon = Mutation ; Neoplazmlar = Neoplasms

Özet:
Tüm canlılar, genetik yapılarında nükleotit bazlarının özgün bir dizisini bulundurur. Mutasyon, bu dizilerde gerçekleşen kalıtsal değişimlerdir. Mutasyonlar, fenotipte pozitif veya negatif etkilere sebep olabilir ya da nötr kalarak herhangi bir değişiklik yaratmayabilir. Çağımızdaki en tehlikeli hastalıklardan biri olan kanser, genlerdeki mutasyonlar sebebiyle
gerçekleşen kontrolsüz hücre büyümesidir ve hücresel düzeyde gerçekleşmektedir. Mutasyonlar, kanserin oluşum sebepleri hakkında bilgi verdiği için kanser araştırmalarında kritik bir öneme sahiptir. Gelişen teknolojiyle birlikte özel cihazlarla okunan DNA dizilerinde mutasyonlar tespit edilebilmektedir. Mutasyon tespit işlemleri, oldukça maliyetli ve uzun zaman alan uygulamalardır. Bu çalışmada nükleotit baz dizilerinde gerçekleşen küçük ölçekli mutasyonların tespiti için yazılımsal çözümler araştırılmıştır. Araştırmalar sonucunda yazılımsal deneyler yapılarak mutasyon tespitinin hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilmesi için algoritmalar önerilmiştir. Çalışmada, sağlıklı gen verisi olarak NCBI (National Center for Biotechnology Information) üzerinden paylaşılan BRAF (B-Raf proto-oncogene) geni kullanılmıştır. Sağlıklı gen bilgisi, hash fonksiyonları kullanan Bloom Filter veri yapısında saklanmıştır. Hasta bireylere ait DNA dizileri, yeni nesil dizileme yöntemlerine uygun olacak şekilde fasta formatında okunmuş olup filtredeki sağlıklı veriler ile karşılaştırılarak oluşan küçük ölçekli mutasyonlar başarılı bir şekilde tespit edilmiştir.

Abstract:
All living things contain a unique sequence of nucleotide bases in their genetic makeup. Mutation is the genetic changes that occur in these sequences. Mutations may cause positive or negative effects in the phenotype, or they may remain neutral and not create any change. Cancer, one of the most dangerous diseases of our age, is uncontrolled cell growth due to mutations in genes and occurs at the cellular level. Mutations have a critical importance in cancer research as they provide information about the causes of cancer formation. With the developing technology, mutations in the DNA sequences can be detected by reading with special devices. Mutation detection processes are very costly applications which require long time. In this study, software solutions were investigated for the detection of small-scale mutations in nucleotide
base sequences. Algorithms have been proposed for rapid mutation detection by performing software experiments based on the result of researches. In the study, BRAF (B-Raf protooncogene) gene shared via NCBI (National Center for Biotechnology Information) was used as healthy gene data. The healthy gene information was stored in the Bloom Filter data structure
that use hash functions. The DNA sequences of the patients were read in fasta format in accordance with the new generation sequencing methods, and small-scale mutations were successfully detected by comparing them with the healthy data in the filter.