Моделирование первичных данных одномолекулярного секвенатора. Ч. 2. Симуляция последовательности событий встраивания меченых нуклеотидов в цепь ДНК и полноформатное моделирование изображений множества волноводов нулевой моды

Е.К. Васильева И.В. Чубинский-Надеждин

Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie

Рубрика: Приборостроение физико-химической биологии

Статья в выпуске: 2, 2026 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрены особенности детектирования сигналов флуоресценции меченых нуклеотида в волноводе нулевой моды. Введено понятие "сигнал-событие" — для единичного акта излучения в одном из спектральных каналов при комплементарном встраивании меченого нуклеотида. Учтены длительность свечения метки, особенности формирования последовательности сигналов-событий и фоновых интервалов между ними. Моменты наступления сигналов моделируются как стационарный одномерный пуассоновский поток, описываемый свойствами бесконечного счетного множества событий, стационарности, ординарности и отсутствия последействия. Отмечена необходимость применения нестационарных моделей или комбинаций процессов при учете эпигенетических эффектов (например, метилирования). Результатом работы стала программная реализация симулятора первичных данных для одномолекулярного секвенатора третьего поколения с генерацией выходных данных в форматах FASTA, MOVIE и TRACE с возможностью формирования серий изображений, имитирующих изображения массива волноводов нулевой моды в измерительной ячейке.

симулятор последовательности \ длинные риды \ имитационное моделирование \ одномолекулярное секвенирование \ волновод нулевой моды

Похожие статьи в разделе Исследование операций

КОРРЕКЦИЯ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ СИГНАЛОВ, ИСКАЖЕННЫХ НАЛОЖЕНИЕМ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПОЛОС, В СЕКВЕНАТОРЕ НАНОФОР СПС
КОРРЕКЦИЯ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ СИГНАЛОВ, ИСКАЖЕННЫХ НАЛОЖЕНИЕМ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПОЛОС, В СЕКВЕНАТОРЕ НАНОФОР СПС

В. В. Манойлов, А. Г. Бородинов, А. Я. Логинов, А. И. Петров, И. В. Заруцкий, В. Е. Курочкин,

Коррекция базовой линии сигналов флуоресцентного детектора генетического анализатора
Коррекция базовой линии сигналов флуоресцентного детектора генетического анализатора

Белов Юрий Васильевич, Леонтьев И.А., Петров А.И., Курочкин В.Е.

Разработка методик обработки сигналов плавления ДНК
Разработка методик обработки сигналов плавления ДНК

Белов Дмитрий Анатольевич, Белов Ю.В., Манойлов В.В.

Алгоритмы первичного анализа локальных объектов флуоресценции в секвенаторе ДНК «Нанофор СПС»
Алгоритмы первичного анализа локальных объектов флуоресценции в секвенаторе ДНК «Нанофор СПС»

Владимир Владимирович Манойлов, Андрей Геннадьевич Бородинов, Игорь Вячеславович Заруцкий, Александр Иванович Петров, Алексей Сергеевич Сараев, Владимир Ефимович Курочкин

Короткий адрес: https://sciup.org/142247745

IDS: 142247745   |   УДК: 519.856, 004.942, 519.876.5, 57.081.23

Modeling of raw data from a single-molecule sequencer. Part II. Simulation of the sequence of events of fluorescently labeled nucleotides’ incorporation into a DNA strand and comprehensive modeling of multiple zero‑mode waveguides images

The article discusses the characteristics of detecting fluorescence signals from labeled nucleotides in a zero-mode waveguide (ZMW). It introduces the concept of a "signal event" to describe a single emission act in one of the spectral channels during the incorporation of a labeled nucleotide. The model accounts for label fluorescence duration, the formation of signal event sequences, and the background intervals between them. The moments of signal occurrence are modeled as a stationary one-dimensional Poisson process, characterized by properties such as discrete countability, stationarity, and orderliness. The article emphasizes the necessity of employing non-stationary models or combinations of processes when considering epigenetic effects, such as methylation. Finally, the article presents a software simulator for primary data acquisition in a third-generation single-molecule sequencer. This software generates output in FASTA, "movie," and "trace" formats, enabling the creation of image series that simulate the fluorescent array of zero-mode waveguides in a measurement cell.