SyMAP? #

비교유전체학이란 인간 유전체 연구를 위해 여러 생물종을 모델로 이용하여 인체 생명현상 및 질환을 연구하는 것을 말하며, 시퀀싱 기술의 발전으로 서열화 된 유전체의 수가 많아짐에 따라 그 중요성이 날로 증가 하고 있다. 이에 SyMAP (Synteny Mapping and Analysis Program)은 시퀀싱 된 유전체와 FPC map사이에 synteny block 을 계산하여, 여러 개의 유전체에서 나타나는 구조적인 차이를 계산해주고, 보여주는 분석 도구이다.

논문 #

1) SyMAP: A system for discovering and viewing syntenic regions of FPC maps
Genome Research 16:1159-1168
2) SyMAP: A turnkey synteny system with application to plant genoms
Nucleic Acids Research 39(10):e68.

기존의 Synteny 분석도구 #

1) Small microrearrangments: GRIMM-Synteny, DiagHunter
2) Segmental homologys: FISH
3) Orthologous segments: OSfinder

System #

1) Mac (tested on OSX 10.6.8 and 10.8.3) or Linux computer
2) 1Gb 유전체당 최소 5Gb RAM이 각 CPU당 필요
3) SyMAP 인스톨 패키지
4) 시퀀스 파일 – FASTA 포맷
5) 필요한 프로그램 - MySQL

파일 불러오기 (Import files) #

1) 프로젝트(Project) 만들기
2) Input 파일 : Sequence data (fasta), gff (annotation file-optional)
3) 주의해야 할 parameters

• Prefix : 인식 할 수 있는 접두어 입력

• min_size : 각 해당 chromosome에서 가장 작은 사이즈를 입력

• Point ==> sequence fasta file 과 gff file chromosome 접두어와 parameter에 넣은 접두어가 일치 해야 한다.
  

Alignment and synteny 분석 #

1) FPC map to sequence (BLAT)
2) Sequence to sequence (MUMer- NUCmer and PROmer)

결과 #

Whole Genome Dot Plot #

Dot plot은 선택된 종에서 모든 Chromosome에서 synteny 정보를 보여준다. 각 synteny block은 파란색 사각형 안에서 정방향으로 일치하는 부분과 역방향으로 매치되는 영역을 나타내며, 각 synteny block을 선택하면(click) 선택된 영역내의 자세한 alignment 결과를 볼 수 있다.

Chromosome Explorer #

선택된 종에서 선택한 chromosome의 조합으로 2D, 3D, circle, Dotplot으로 결과를 도출 할 수 있다.

Circular Display #

선택한 종에서 각 chromosome 에서 정방향으로 바뀐부분이나 역방향으로 바뀐 부분들을 circos plot으로 보여준다.

3D Display #

3D 버튼을 선택하면 왼쪽 패널에서 비교할 chromosome을 선택할 수 있으며 비교할 chromosome을 선택하면 각 chromosome별로 3D 형태로 synteny block을 확인 할 수 있다. 두개 이상의 종에서 3D synteny block을 확인 할 수 있다.

2D Display #

2D 버튼을 선택하면 선택한 chromosome을 side-by-side로 나열하여 선택한 영역에서의 구조적인 변화를 볼 수 있게 해준다. 그림에서 보여주는 갈색의 선이 하나의 anchor라고 생각하면 된다.

Block view #

두개 종에 대한 비교만 가능하며, 각 chromosome내에서 alignment결과를 다른 색깔의 block으로 보여준다.

Alignment summary #

비교하는 두개 종에 대한 전체적인 alignment 결과를 요약해 준다.

Export to excel #

관심있는 영역의 결과를 엑셀로 받아서 볼 수 있다.

장/단점 #

1) 장점

• 여러 유전체를 한눈에 비교할 수 있다는 점에서 가장 큰 장점이 있다. (논문상 세 개 유전체 비교- rice, maize, sorghum )
  
• 쌀(rice/400MB), 옥수수(maize/2.3GB), 수수(sorghum/760MB)의 유전체 사이즈를 고려할 때, 최소 2.3G유전체의 synteny 분석이 가능하다.
  
• Self-comparison과 inter-species comparison이 가능하다.
  
• Annotation되어 있지 않는 non-genic한 영역도 같이 볼 수 있다.
  

2) 단점

• 다른 chromosome에서의 synteny는 계산해 주지만, 같은 chromosome 내에 synteny는 계산 해주지 못한다.