ShortReadManager

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ShortReadManager

ShortReadManagerは、NGSリードを処理するためのアプリです。

App Storeからの配信を開始しました。

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おすすめ機能....k-merの使用頻度に基づいてリードをトリミングする機能

NGSリードには、エラーが含まれていますが、これを除去することができます。クオリティスコアによる除去とは異なります。

この機能の何が嬉しいのか？

NGSリードのエラー部位を除去すると、その後の解析が速くなります。フィニッシングであれば、コンティグを構成するリードのアラインメントを見たときに、不一致箇所がなくなります。

処理しておけば、その後の解析で、ほんの1本とか2本とかのエラーを含むリードに惑わされることがなくなります。

エラー除去のアルゴリズム

たくさんのリードについて、登場するk-mer全てについて何回登場しているか調べます。ここでkは整数で、21-merなどです。

得られたデータについて、横軸にk-merの登場回数、縦軸にk-merの数をプロットすると例えば下図のようになります。

このグラフからは100回登場したk-merが4万通り、120回登場したk-merが14万通りあったことがわかります。注目して欲しいのは、1回しか登場していないk-merが500万通りもあるということです。

この500万通りもある1回しか登場しないk-merは、偶発的な何か、例えば読み取りエラーとか、アダプターとのジャンクション部分に由来することが考えられます。

続いて、全部のリードについて、登場頻度が明らかに低い部分を除去します。

処理の実際

ShortReadManagerをお使いください。FASTQファイルを指定して、パラメーターをセットして実行すれば、データサイズによりますが10分から30分程度で処理が終わります。CPUパワーとメモリをかなり使用します.....

処理は2段階に分かれています。

最初の段階はcount k-merボタン(filltering based on k-mer frequencyタブ内にあります)により実行され、各k-merの出現回数を調べます。この出現回数データはアプリの内部に保持されています。

2段階目は、同じタブ内のexport curated readボタンより実行します。1段階目が終了した後で、2段階目で処理するファイルを変更することもできます。出現回数データは内部的に保持され続けます。

パラメーター

kをいくつにするか決めます。SRMでは最大で31が指定できます。kは大きすぎても小さすぎてもうまくいきません。21以上をお勧めします。

k-merを数えるときに、ある程度クオリティスコアがある程度続くところだけを数えるように指定できます。

使用するスレッド数とバッチサイズを指定します(2段階目でfastqデータを処理するときのみ有効です)。

hash table sizeはそのまま(2の24乗)でどうぞ。k-merを数えるためのテーブルの大きさです。テーブルが小さいと"衝突"が増えて速度が低下します。テーブルを大きくすると衝突が減りますが、メモリ使用量が大きくなります。搭載メモリに十分な余裕がある場合はメモリの使用状況を確認しながら、数字を大きくしてみてください。

SRMの機能

他にも色々機能があります(詳細は準備中です)。

イルミナFASTQをmulti FASTA形式に変換する機能
リードをリファレンスゲノムに100%一致するかどうかで2通りに分類する機能
リードを、リファレンスゲノムに対してblastnで相同性検索を行った結果に従って、7通りに分類する機能
リードのIDを指定して、ファイルから該当するリードを抽出する機能
k-merの出現頻度に基づいたリードのフィルタリング機能
missing k-mer探索機能
指定したDNA配列を含むリードを抽出する機能
FASTQデータをmFASTA形式に変更する機能
Nexteraのmate pairデータを、お互いに向かい合う向きに整形する機能

共同研究

SRMで処理可能なものに限らず、データ処理が困難な場合、PIの方よりメールにてご相談ください。特に既存のツールなどで処理できない新しいアイデアに基づくデータ処理のコーディングに興味があります。科研費などプロジェクト分担者などへの参加依頼も歓迎します。

バグレポート

本ソフトウエアは無保証です。バグを見つけましたらご報告いただけますと助かります。

作者: 東北大学大学院生命科学研究科 准教授　大坪嘉行

yoshiyuki.ohtsubo.a6[アット]tohoku.ac.jp

引用

本ソフトウエアを利用した成果を公表する場合、以下の論文を引用してください (SRMはGenoFinisherプロジェクトに属しており、この論文はGenoFinisherプロジェクトの基幹となる成果です)。

Ohtsubo, Y., F. Maruyama, H. Mitsui, Y. Nagata, and M. Tsuda: Complete genome sequence of Acidovorax sp. KKS102, a polychlorinated biphenyl-degrading strain: J. Bacteriol. 194: 6970-6971 (2012)

ご寄附のお願い

作者は現在、新型コロナウィルスを2分程度で検出可能な迅速検出法の構築を目指しています。これまでに新型コロナウィルスに結合するDNAアプタマーを取得し、これを複数装荷した分子を作製しているところです。このような分子はコロナルウィルスが存在すると凝集体を形成させ、これを容易に検出できるものと期待しています。これまで複数の研究助成などに応募してきましたが、残念ながら研究費の獲得に至っておりません。この研究を続けるため、私の研究室へのご寄附をご検討いただければ幸いです。

寄附金は、新型コロナウィルス関連の研究ならびにソフトウエア開発などの研究教育を目的とした活動に有効に利用させていただきます(大学によって通常の研究費と同等に管理されます)。寄附金についての本学での取り扱い、税制上の優遇措置などについてはこちらをご覧ください。

ご寄附頂ける場合は、専用の様式にご記入いただき、東北大学生命科学研究科会計係までメールにてお送りください。ご検討のほど、よろしくお願いいたします。

様式はこちらからダウンロードしてください。メールアドレスはlif-kaik[at]grp.tohoku.ac.jpです。

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本書では、研究力低迷問題を分析し、解決策を提案しています。研究、教育に携わる多くの方にお読みいただけますと幸いです。解説資料平易版 ・提案資料
QRコードをスマホで読み取って出席登録。出席管理WEBシステムです。
TraceViewer。変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動の代わりにシーケンサーでデータを取りませんか？macOSアプリです。
ShortReadManager NGSデータの処理に便利なmacOSアプリです。変なアイコンですみません。
GenomeMatcher ゲノム比較機能をはじめ色々な情報処理ツールがついています。数値データをグラフィックスに変換する機能も。
GenoFinisher バクテリアゲノムをshort readだけでも決定可能です。バクテリアゲノムのフィニッシングでお困りの方はご相談ください。
DNA配列の相補配列を計算する関数を含むエクセルシートです。
数値データを絵に変換するマクロを含むエクセルシートです。
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GenBankファイルのデータを、エクセルシートで取り扱えるように変換するツールです。
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作者研究室ホームページ。共同研究の提案と研究室への寄付を歓迎します。

作者プロフィール: 環境細菌の研究を進める一方で、様々なソフトウエアを作成、公開している。