基因編輯技術(shù)在基因功能研究、物種性狀改良和疾病研究中具有非常重要的作用,成為當(dāng)下的研究熱點。CRISPR系統(tǒng)是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ幕蚓庉嫻ぞ?但由于其存在脫靶效應(yīng),可能會導(dǎo)致不確定位置的DNA片段遭到破壞。提前對全基因組范圍內(nèi)存在的脫靶位點進行預(yù)測來實現(xiàn)風(fēng)險規(guī)避,對安全有效的CRISPR系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用具有非常重要的指導(dǎo)意義。目前已有的CRISPR系統(tǒng)脫靶位點預(yù)測算法的運行效率都不是很高,在全基因組范圍對脫靶位點進行預(yù)測十分耗時。本文提出了一種新的脫靶位點預(yù)測算法Spark-OFFinder,該算法將FM-index算法應(yīng)用到了脫靶位點預(yù)測當(dāng)中,通過使用Spark分布式計算框架,使之能在Spark集群當(dāng)中并發(fā)運行。本文對參考基因組序列生成FM-index索引文件,并對索引文件的內(nèi)容進行壓縮處理,使其能夠完全加載到內(nèi)存當(dāng)中,提升讀取效率。Spark-OFFinder設(shè)計了一種基于FM-index算法的部分模糊匹配算法,能在參考基因組序列中搜索CRISPR系統(tǒng)的脫靶位點,并通過一定的優(yōu)化措施來縮小搜索空間,以提升算法的運行效率。本文還使用MapReduce編程模型將該算法并行化處理,并基于... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 項目來源及研究內(nèi)容
    1.4 論文結(jié)構(gòu)
2 相關(guān)概念、算法及技術(shù)介紹
    2.1 CRISPR/Cas9 系統(tǒng)
    2.2 Burrows-Wheeler變換及后綴數(shù)組
    2.3 FM-index算法
    2.4 Spark分布式計算框架
    2.5 本章小結(jié)
3 基于Spark的 CRISPR系統(tǒng)脫靶位點預(yù)測算法
    3.1 CRISPR系統(tǒng)脫靶位點預(yù)測問題描述及分析
    3.2 對參考基因組序列生成FM-index索引文件
    3.3 CRISPR系統(tǒng)脫靶位點預(yù)測算法的設(shè)計與實現(xiàn)
    3.4 基于Spark的算法并行化處理
    3.5 本章小結(jié)
4 算法性能測試與結(jié)果分析
    4.1 測試數(shù)據(jù)及環(huán)境
    4.2 Spark-OFFinder單機性能測試與分析
    4.3 Spark-OFFinder集群性能測試與分析
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 本文工作總結(jié)
    5.2 未來工作展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
[1]CRISPR/Cas9系統(tǒng)中sgRNA設(shè)計與脫靶效應(yīng)評估[J]. 謝勝松,張懿,張利生,李廣磊,趙長志,倪攀,趙書紅.  遺傳. 2015(11)
[2]CRISPR/Cas9的應(yīng)用及脫靶效應(yīng)研究進展[J]. 鄭武,谷峰.  遺傳. 2015(10)
[3]FM-index分塊并行算法及其實現(xiàn)[J]. 李開士,張云泉,李玉成.  計算機工程. 2008(08)



本文編號：3503922