目錄
前言
1 深度測(cè)序技術(shù)與生物信息學(xué) 1
1.1 深度測(cè)序的常用平臺(tái) 1
1.1.1 Illumina測(cè)序系統(tǒng) 1
1.1.2 Roche 454測(cè)序儀 5
1.1.3 Applied Biosystems SOLiD測(cè)序儀 7
1.1.4 PacBio RSII單分子測(cè)序 8
1.1.5 Ion PGM和Proton半導(dǎo)體測(cè)序儀 8
1.2 深度測(cè)序技術(shù)對(duì)生物醫(yī)學(xué)研究和社會(huì)的影響 9
1.2.1 生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)與生物醫(yī)學(xué)研究范式的改變 9
1.2.2 深度測(cè)序技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的影響 10
1.2.3 深度測(cè)序技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響 11
1.3 深度測(cè)序數(shù)據(jù)處理的挑戰(zhàn) 12
1.3.1 數(shù)據(jù)存取方面的挑戰(zhàn) 12
1.3.2 計(jì)算技術(shù)方面的挑戰(zhàn) 13
1.3.3 數(shù)據(jù)應(yīng)用方面的挑戰(zhàn) 14
1.3.4 人才缺失與跨學(xué)科人才教育的挑戰(zhàn) 15
1.4 常見的軟件和分析平臺(tái)介紹 15
1.4.1 生物信息學(xué)雜志特刊中的軟件及其分類 15
1.4.2 R與Bioconductor軟件平臺(tái) 16
參考文獻(xiàn) 17
2 深度測(cè)序相關(guān)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)格式 19
2.1 深度測(cè)序相關(guān)的數(shù)據(jù)庫 19
2.2 深度測(cè)序相關(guān)的數(shù)據(jù)格式 22
2.2.1 序列與質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)格式 22
2.2.2 序列比對(duì)的相關(guān)格式 24
2.2.3 序列組裝的相關(guān)格式 24
2.2.4 突變的相關(guān)格式 25
2.2.5 序列注釋及可視化的相關(guān)格式 25
2.3 格式轉(zhuǎn)換 27
2.3.1 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件NGSFormatConverter 27
2.3.2 NGSFormatConverter的安裝與應(yīng)用 29
參考文獻(xiàn) 30
3 堿基識(shí)別 32
3.1 深度測(cè)序堿基識(shí)別簡(jiǎn)介 32
3.2 Illumina平臺(tái)堿基識(shí)別軟件 33
參考文獻(xiàn) 36
4 基因組序列比對(duì) 37
4.1 短序列片段比對(duì)軟件的發(fā)展 37
4.1.1 深度測(cè)序技術(shù)帶來的機(jī)遇 37
4.1.2 深度測(cè)序數(shù)據(jù)帶來的比對(duì)定位瓶頸 37
4.2 深度測(cè)序片段比對(duì)軟件的比較 39
4.2.1 深度測(cè)序片段比對(duì)軟件 39
4.2.2 深度測(cè)序片段比對(duì)定位軟件算法比較 40
4.2.3 比對(duì)定位軟件性能比較 45
4.2.4 比對(duì)定位軟件評(píng)價(jià) 47
4.3 深度測(cè)序片段比對(duì)軟件實(shí)例演示 50
4.4 展望 51
參考文獻(xiàn) 53
5 小片段序列組裝 55
5.1 問題闡述：小片段序列組裝 55
5.1.1 小片段組裝類型 55
5.1.2 當(dāng)前組裝過程的挑戰(zhàn) 56
5.1.3 小片段組裝過程的意義 56
5.2 組裝策略：如何將小片段組裝成重疊群 58
5.2.1 基因組序列的組裝 58
5.2.2 轉(zhuǎn)錄組序列的組裝 63
5.3 算法評(píng)價(jià)：如何選取一個(gè)合適的組裝軟件 63
5.3.1 基因組組裝軟件的選擇 64
5.3.2 轉(zhuǎn)錄組組裝軟件的選擇 66
5.4 程序示例：如何執(zhí)行一個(gè)片段組裝過程 67
5.4.1 基因組測(cè)序數(shù)據(jù)的組裝 67
5.4.2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)的組裝 69
5.5 總結(jié)和展望：組裝算法何去何從 70
參考文獻(xiàn) 71
6 染色質(zhì)免疫共沉淀測(cè)序數(shù)據(jù)分析 73
6.1 ChIP-Seq簡(jiǎn)介 73
6.1.1 ChIP-Seq的出現(xiàn) 73
6.1.2 ChIP-Seq的基本實(shí)驗(yàn)流程 75
6.1.3 影響ChIP-Seq實(shí)驗(yàn)成功的因素 76
6.2 ChIP-Seq數(shù)據(jù)計(jì)算分析 77
6.2.1 堿基識(shí)別 77
6.2.2 定位到基因組 78
6.2.3 富集區(qū)域的鑒定 78
6.2.4 其他下游分析 80
6.3 Peak Calling算法比較 81
6.4 ChIP-Seq數(shù)據(jù)分析應(yīng)用實(shí)例 84
6.4.1 峰的尋找 84
6.4.2 基因關(guān)聯(lián) 86
6.4.3 Motif發(fā)現(xiàn) 87
6.4.4 注釋分析 87
6.4.5 可視化 88
6.5 ChIP-Seq軟件的改進(jìn)和發(fā)展方向 89
參考文獻(xiàn) 91
7 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)分析 93
7.1 RNA-Seq簡(jiǎn)介 93
7.2 RNA-Seq技術(shù)的應(yīng)用 96
7.3 RNA-Seq數(shù)據(jù)處理與軟件 97
7.3.1 概述 97
7.3.2 剪接位點(diǎn)預(yù)測(cè)軟件 98
7.3.3 基因表達(dá)水平分析軟件 101
7.3.4 綜合性分析軟件 102
7.4 軟件安裝與使用 105
7.4.1 選擇性剪接軟件 105
7.4.2 基因表達(dá)水平分析軟件 110
7.4.3 綜合性分析軟件 111
7.5 展望 118
參考文獻(xiàn) 119
8 microRNA-Seq數(shù)據(jù)分析 121
8.1 microRNA簡(jiǎn)介 121
8.2 深度測(cè)序與microRNA-Seq技術(shù) 122
8.2.1 概述 122
8.2.2 microRNA-Seq實(shí)驗(yàn)流程 123
8.2.3 microRNA-Seq數(shù)據(jù)處理 123
8.3 microRNA-Seq數(shù)據(jù)分析軟件 125
8.3.1 概述 125
8.3.2 本地分析軟件 126
8.3.3 在線分析軟件 138
8.4 軟件性能比較 146
8.4.1 測(cè)試數(shù)據(jù)與環(huán)境配置 146
8.4.2 運(yùn)行時(shí)間比較 147
8.4.3 敏感度與準(zhǔn)確度比較 147
8.4.4 新的miRNA預(yù)測(cè) 148
參考文獻(xiàn) 149
9 變異檢測(cè) 151
9.1 引言 151
9.2 基因組多態(tài)性 153
9.3 變異的類型及其檢測(cè) 157
9.3.1 SNP 157
9.3.2 結(jié)構(gòu)變異 159
9.4 變異檢測(cè)軟件實(shí)例 166
9.4.1 Genome Analysis Toolkit簡(jiǎn)介 166
9.4.2 Genome Analysis Toolkit安裝 166
9.4.3 Genome Analysis Toolkit使用 168
9.5 展望 171
參考文獻(xiàn) 172
10 單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)分析 176
10.1 單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的簡(jiǎn)要發(fā)展歷程 176
10.2 單細(xì)胞測(cè)序的技術(shù)實(shí)現(xiàn)及主要分類 177
10.2.1 常用單細(xì)胞分離的技術(shù) 178
10.2.2 單細(xì)胞基因組測(cè)序技術(shù) 179
10.2.3 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù) 180
10.2.4 單細(xì)胞表觀遺傳組測(cè)序技術(shù) 181
10.3 單細(xì)胞測(cè)序的技術(shù)應(yīng)用 181
10.3.1 單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在癌癥生物中的應(yīng)用 182
10.3.2 單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在發(fā)育生物中的應(yīng)用 182
10.3.3 單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在微生物學(xué)研究中的應(yīng)用 183
10.3.4 單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的臨床應(yīng)用前景 183
10.4 單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的數(shù)據(jù)分析實(shí)例 183
10.4.1 輸入數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)分析工具介紹 184
10.4.2 數(shù)據(jù)的讀入與歸一化 184
10.4.3 根據(jù)歸一化后的數(shù)據(jù)鑒定樣本中高度差異表達(dá)的基因 184
10.5 單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì) 185
參考文獻(xiàn) 186
11 深度測(cè)序的數(shù)據(jù)可視化軟件 188
11.1 數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的生物問題和應(yīng)用背景 188
11.1.1 生物問題 188
11.1.2 應(yīng)用背景 188
11.2 數(shù)據(jù)可視化相關(guān)軟件介紹和比較 189
11.2.1 基于網(wǎng)絡(luò)的可視化瀏覽器 190
11.2.2 基于本地平臺(tái)的可視化軟件 191
11.3 軟件示例 197
11.3.1 Savant安裝 197
11.3.2 Savant運(yùn)行實(shí)例 198
參考文獻(xiàn) 205