山大泰山學者李國君教授再發(fā)轉錄組組裝新法

2016年10月26日訊 山東大學首批泰山學者特聘教授、博士生導師李國君教授，1996年畢業(yè)于中科院數(shù)學與系統(tǒng)科學學院獲博士學位，曾在美國、澳大利亞、香港和韓國多所大學工作或訪問。2004年曾受聘為中科院軟件所兼職研究員，2005年被聘為美國佐治亞大學資深研究員。主要研究領域為生物信息學、系統(tǒng)生物學、圖論和組合最優(yōu)化，相繼在各類學術雜志上發(fā)表學術論文100余篇。

在去年3月份，李國君教授和黃秀珍博士帶領的團隊，在國際雜志《Genome Biology》發(fā)表一項研究，提出了一種新的轉錄組組裝方法--Bridger，旨在為兩種大眾組裝方法--基于參考序列的Cufflinks和從頭組裝方法Trinity--之間搭建一種橋梁關系。具體來說，他們采用Cufflinks所用的主要技術，來克服Trinity技術的局限性，因此開發(fā)出了一種更加先進的的從頭組裝方法（山大泰山學者發(fā)布新的轉錄組組裝方法 ）。

今年3月份，李國君教授帶領的課題組，聯(lián)手美國阿肯色州立大學的研究人員，在國際著名學術雜志《PLOS Computational Biology》發(fā)表一項研究，提出了一種新的從頭組裝方法--BinPacker。結果表明，在所有數(shù)據(jù)集中，BinPacker優(yōu)于幾乎所有比較的組裝軟件。（山大泰山學者再發(fā)轉錄組組裝新方法）。

在2016年10月19號，李國君教授帶領的課題組，與加州大學河濱分校的研究人員合作，又在《Genome Biology》雜志發(fā)表一項重要學術成果，題為“TransComb: genome-guided transcriptome assembly via combing junctions in splicing graphs”。李國君教授和加州大學河濱分校的姜濤（Tao Jiang）教授是本文共同通訊作者。姜濤教授早年畢業(yè)于中國科技大學，并于美國明尼蘇達大學獲計算機科學博士學位，目前是加州大學河濱分校計算機系終身教授、清華大學客座教授、“長江學者”特聘教授。本文第一作者是李國君教授的博士生柳軍濤。

這項研究指出，最近的研究已經(jīng)揭示了真核生物轉錄組無窮的復雜性和多樣性。為了了解可變剪接在多外顯子蛋白編碼基因中的確切機制，科學家們開展了計算和實驗研究。最近發(fā)表的一項研究表明，與可變剪接一起翻譯的蛋白質，可以被電子顯微鏡捕獲，這清楚地闡明了可變剪接的機制。然而，要闡明真核生物中的可變剪接機制，仍然是一個非常具有挑戰(zhàn)性的任務。

為此，該研究小組提出了一種新的基因組引導性轉錄組組裝程序--TransComb。TransComb是根據(jù)一副節(jié)點圖發(fā)展而來的，由bin-packing策略和paired-end信息確定權重。新設計的擴展方法基于加權節(jié)點圖，可以準確地提取表示表達的轉錄本的路徑--無論它們的表達水平是高還是低。

值得一提的是，bin-packing策略最早是在該研究小組以前的從頭組裝程序BinPacker中開發(fā)的，用于結合剪接圖，但是它被巧妙地應用于TransComb，連同paired-end信息一起來引導上述提到的加權節(jié)點圖上所有全長轉錄本的精確提取。在來自多個物種的真實數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)上進行測試，研究人員發(fā)現(xiàn)，TransComb比所有四種比較領先的組裝程序（包括StringTie、Cufflinks、Bayesembler和Traph）表現(xiàn)得更為出色。例如，在人類K562數(shù)據(jù)集、人類H1細胞數(shù)據(jù)集和小鼠樹突狀細胞數(shù)據(jù)集上，TransComb可正確組裝的全長轉錄本分別比Bayesembler多23%、12%和13%。此外，它通常運行地比Cufflinks和Bayesembler更快，并且比其他組裝程序需要更少的內存。

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