¶ 🧬 Genomicon Multiplex Analyzer (сортировка праймеров по совместимости) v1.0
¶ 🔬 Программа группировки праймеров
Данный инструмент позволяет разбить набор праймеров на группы, внутри которых все пары праймеров совместимы (не образуют стабильных димеров).
Критерий совместимости:
Совместимость определяется на основе термодинамического расчёта свободной энергии связывания ΔG (ккал/моль) с параметрами буфера (концентрации Na⁺, Mg²⁺, dNTP). Праймеры считаются совместимыми, если рассчитанное ΔG ≥ –6 ккал/моль (значение по умолчанию).
📊 Алгоритмы графовых сортировок
Жадный алгоритм (Asano-McCaffrey) — быстрый эвристический метод. Подходит для большого числа праймеров (>30). На каждом шаге выбирается вершина с максимальной степенью, строится клика из смежных с ней вершин, затем вершины этой клики удаляются из графа.
Алгоритм Брона–Кербоша (Bron–Kerbosch) — точный метод. Гарантированно находит все максимальные клики в графе. На его основе строится разбиение: на каждом шаге выбирается точная максимальная клика (самая большая), её вершины удаляются, и процесс повторяется. Этот метод медленнее жадного и рекомендуется для выборок до 30 праймеров.
¶ 🧪 Термодинамические расчёты
Для оценки стабильности димеров используется модель ближайшего соседа (Nearest Neighbor) с термодинамическими параметрами SantaLucia (1998).
Учитываемые параметры
- Na⁺ — моновалентные катионы (мM)
- Mg²⁺ — двухвалентные катионы (мM)
- dNTP — дезоксинуклеотидтрифосфаты (мM) — связывают часть Mg²⁺
- Концентрация олигонуклеотида (нM)
Свободная энергия ΔG рассчитывается при заданной температуре (по умолчанию 37°C) с поправкой на ионную силу буфера по уравнению Owczarzy (2008).
¶ 📏 Интерпретация результатов
Группа 1 — это самый большой набор праймеров, в котором все пары совместимы. Последующие группы формируются из оставшихся праймеров. Если праймер остался один, значит, он несовместим ни с одним из праймеров в предыдущих группах (либо для него просто не осталось места в рамках выбранных алгоритмом клик).
Рекомендация: Для мультиплексной ПЦР с большим числом мишеней приоритетно выбирайте праймеры из первой группы. Помните: чем выше порог ΔG (например, –4 вместо –6), тем строже условия совместимости, но тем меньше будут размеры итоговых групп.
¶ Сведения о калибровке по буферу
- ✅ Значение экспериментально подтверждено; расчет откалиброван по буферным системам производителей с применением метода Owczarzy et al. 2018.
- Без галочки Значение рассчитано математически; экспериментальная проверка и калибровка не проводились.
¶ Ваш бренд в статусе ✅ VALIDATED
Мы приглашаем производителей реагентов и лаборатории к партнерству для проведения экспериментальной валидации ваших систем. По результатам тестов калибровки будут интегрированы в общую базу.
¶ 📚 Источники литературы
- Asano, S. (2009). An efficient greedy algorithm for maximum clique problem. IEICE Transactions on Information and Systems, E92-D(2), 234–242.
- Bron, C. & Kerbosch, J. (1973). Algorithm 457: Finding all cliques of an undirected graph. Communications of the ACM, 16(9), 575–577.
- McCaffrey, J. (2011). Greedy algorithm for maximum clique. MSDN Magazine, 26(4).
- Owczarzy, R., Moreira, B. G., You, Y., Behlke, M. A., & Walder, J. A. (2008). Effects of sodium ions on DNA duplex oligomers: improved predictions of melting temperatures. Biochemistry, 47(19), 5336–5353.
- SantaLucia, J. (1998). A unified view of polymer, dumbbell, and oligonucleotide DNA nearest-neighbor thermodynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences, 95(4), 1460–1465.
¶ Как цитировать
Sleptcov A. Genomicon Multiplex Analyzer: A tool for primer compatibility grouping based on thermodynamic dimer stability (v1.0). Zenodo. 2026. DOI: 10.5281/zenodo.19522515. (Accessed: ).
