Genome assembly is a fundamental problem in Bioinformatics, requiring to reconstruct a source genome from an assembly graph built from a set of reads (short strings sequenced from the genome). A notion of genome assembly solution is that of an arc-covering walk of the graph. Since assembly graphs admit many solutions, the goal is to find what is definitely present in all solutions, or what is safe. Most practical assemblers are based on heuristics having at their core unitigs, namely paths whose internal nodes have unit in-degree and out-degree, and which are clearly safe. The long-standing open problem of finding all the safe parts of the solutions was recently solved [RECOMB 2016] yielding a 60% increase in contig length. This safe and complete genome assembly algorithm was followed by other works improving the time bounds, as well as extending the results for different notions of assembly solution. But it remained open whether one can be complete also for models of genome assembly of practical applicability. In this paper we present a universal framework for obtaining safe and complete algorithms which unify the previous results, while also allowing for easy generalisations to assembly problems including many practical aspects. This is based on a novel graph structure, called the hydrostructure of a walk, which highlights the reachability properties of the graph from the perspective of the walk. The hydrostructure allows for simple characterisations of the existing safe walks, and of their new practical versions. Almost all of our characterisations are directly adaptable to optimal verification algorithms, and simple enumeration algorithms. Most of these algorithms are also improved to optimality using an incremental computation procedure and a previous optimal algorithm of a specific model.


翻译:基因组组装配是生物信息学中的一个基本问题, 需要从一组读数( 从基因组中短字符顺序排序 ) 建立的组装图中重建源基因组。 基因组组组装溶解的概念是图的弧覆盖行经。 由于组装图承认许多解决方案, 目标是找到所有解决方案中肯定存在的东西, 或安全。 大多数实际的组装器都基于具有核心单位的湿度, 即内部节点在水平和水平外有单位且显然安全的路径。 长期存在的查找解决方案所有安全部分的公开问题最近得到解决 [ RECOMB 2016], 使图的轮廓长度增加了60% 。 由于组装组装算的这种安全和完整的算法被其他工作改进了时间界限, 以及扩展了不同组装解办法的结果。 但对于基因组集的模型实际适用性适用性适用性, 仍然开放。 在本文中, 我们提出了一个获得安全和完整的算法的通用框架, 统一了先前的结果, 并且允许简单易变法的运算法, 也允许简单易变法的运算,,, 包括以前的流算的精细的精细的精化, 的精化的精化,, 使得的精化的精化, 的精化的精细的精细的精细的精细的精细的算法, 使得的精细的精细的精细的精细的精细的精细的精细, 。

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