一种用于基因测序的引物设计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于基因测序的引物设计方法及系统，本发明专利技术实施步骤包括计算每一个候选引物的各项基本特征值，获取对各项基本特征值量化求和计算引物综合量化特征值；对候选引物进行筛选简化、两两组合得到组合候选引物并计算组合候选引物综合特征值；若被设计引物为针对目标检测点设计，则选择一组组合候选引物综合特征值最优的组合候选引物输出；否则在等距离的前提下选择该区域附近引物综合特征值最佳的候选引物输出。本发明专利技术通过一次性搜索所有可能的引物并评估引物的各项特征后进行综合检测，从而一次性就能挑出所有的最优引物，具有挑出来的引物效果最优、操作方便快捷、引物设计效率高的优点。

A Primer Design Method and System for Gene Sequencing

The invention discloses a primer design method and system for gene sequencing. The implementation steps of the invention include calculating the basic eigenvalues of each candidate primer, obtaining the quantized sum of the basic eigenvalues and calculating the comprehensive quantized eigenvalues of the primers, simplifying the selection of candidate primers, combining two sets of candidate primers and calculating the comprehensive eigenvalues of the combined candidate primers. If the designed primers are designed for target detection points, a set of combinatorial candidate primers with the best integrated eigenvalues are selected; otherwise, the candidate primers with the best integrated eigenvalues near the region are selected on the premise of equal distance. By searching all possible primers at one time and evaluating the characteristics of the primers, the present invention can select all the optimal primers at one time, which has the advantages of optimum primer effect, convenient operation and high primer design efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种用于基因测序的引物设计方法及系统
本专利技术涉及生物基因测序领域，具体涉及一种用于基因测序的引物设计方法及系统。
技术介绍
聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction，简称PCR)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火(复性)及适温延伸等反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，具有特异性强、灵敏度高、操作简便等特点。而PCR结合二代测序的方式更是由于能实现对数十数百个模板同时进行扩增测序，大幅降低实验成本，提高实验效率的优点，而越来越受到研究者们的欢迎。在进行PCR反应之前，必须设计合适的引物。引物是一小段单链DNA或RNA，作为DNA复制的起始点，在核酸合成反应时，作为每个多核苷酸链进行延伸的出发点而起作用的多核苷酸链。引物设计的好坏直接影响整个实验的结果。引物设计的效果受到很多因素影响，包括引物长度、GC含量、溶解温度(tm)、特异性等等，设计合适的引物是一项艰巨的任务。目前已有很多引物设计软件，但大部分只能一次性设计少量引物，操作麻烦，效率低，并且很大一部分只能设计面对面PCR引物，满足不了利用二代测序批量进行PCR扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于基因测序的引物设计方法，其特征在于实施步骤包括：1)针对输入的模板序列按不同位置不同长度进行遍历得到候选引物序列；2)计算每一个候选引物的各项基本特征值；3)针对每一个候选引物，分别对各项基本特征值进行量化，并将所有的量化结果进行求和得到该候选引物的引物综合量化特征值；4)对候选引物序列中的候选引物进行筛选简化；5)针对筛选简化后的候选引物在符合方向要求的前提下进行两两组合得到组合候选引物，所述在符合方向要求的前提具体是指若被设计引物为面对面引物，则针对两两组合得到组合候选引物挑选方向相反的所有组合候选引物，若被设计引物为同向引物，则针对两两组合得到组合候选引物挑选方向相同的所有组...

【技术特征摘要】
1.一种用于基因测序的引物设计方法，其特征在于实施步骤包括：1)针对输入的模板序列按不同位置不同长度进行遍历得到候选引物序列；2)计算每一个候选引物的各项基本特征值；3)针对每一个候选引物，分别对各项基本特征值进行量化，并将所有的量化结果进行求和得到该候选引物的引物综合量化特征值；4)对候选引物序列中的候选引物进行筛选简化；5)针对筛选简化后的候选引物在符合方向要求的前提下进行两两组合得到组合候选引物，所述在符合方向要求的前提具体是指若被设计引物为面对面引物，则针对两两组合得到组合候选引物挑选方向相反的所有组合候选引物，若被设计引物为同向引物，则针对两两组合得到组合候选引物挑选方向相同的所有组合候选引物；6)针对每一对组合候选引物，分别计算组合间距特征值以及距离特征值；7)针对每一对组合候选引物，分别对组合间距特征值、距离特征值进行量化，并将量化结果与对应两个候选引物的引物综合量化特征值进行综合，从而得到组合候选引物综合特征值；8)判断被设计引物的类型，若被设计引物为针对目标检测点设计，则选择组合候选引物综合特征值最优的一对组合候选引物输出；若被设计引物为针对整个区域设计，则在等距离的前提下选择该区域附近引物综合量化特征值最佳的候选引物输出。2.根据权利要求1所述的用于基因测序的引物设计方法，其特征在于，步骤2)中候选引物的各项基本特征值包括：3′末端是否有A、3′末端poly结构评估值、引物长度、溶解温度、GC含量、3′末端GC含量与5′首端GC含量之差、GC最大差值、特异性。3.根据权利要求2所述的用于基因测序的引物设计方法，其特征在于，所述3′末端poly结构评估值的计算步骤包括：获取候选引物中所有的poly结构，计算各个poly结构的长度及其到候选引物3′末端之间的距离得到单个poly结构特征信息，并综合所有poly结构特征信息得到3′末端poly结构评估值。4.根据权利要求2所述的用于基因测序的引物设计方法，其特征在于，所述特异性的计算步骤如下：将候选引物与参考基因组进行比对，针对每个候选引物3′末端碱基匹配上的比对位置提取比对区域序列，计算该区域与候选引物的溶解温度Tm，若溶解温度Tm大于预设阈值，则认为该引物会扩增该区域，最终得到各个候选引物能扩增的区域数和相应各个区域的溶解温度Tm。5.根据权利要求4所述的用于基因测序的引物设计方法，其特征在于，步骤3)和步骤7)中进行量化的详细步骤包括：预先针对待量化特征值确定最优量化值，并根据已有设计知识与经验确定待量化特征值的取值范围以及取值范围中对应最优量化值的最优取值区间，在进行量化时根据式(1)计算待量化特征值对应的量化结果；式(1)中，s为待量化特征值对应的量化结果，v为待量化特征值，(Min,Max)为待量化特征值的取值范围，(Minb,Maxb)为待量化特征值的取值范围中的最优取值区间，Score为最优量化值；且针对特异性进行量化时，如果候选引物能扩增的区域数为1，则判定该候选引物特异性的量化结果为预设的最优量化值；如果候选引物能扩增的区域数大于或等于2，则根据次大溶解温度采用式(1)进行量化得到该候选引物特异性的量化结果。6.根据权利要求1所述的用于基因测序的引物设计方法，其特征在于，步骤4)中对候选引物序列的候选引物进行筛选简化的详细步骤包括：4.1)将所有的候选引...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾华萍，宋卓，王晓锋，马丑贤，杜元平，杨婷，
申请(专利权)人：人和未来生物科技长沙有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43