序列比对原理

序列比对原理 第一节序列比对相关概念 一 序列比对目的及定义 一 序列比对目的通过比较两条或多条序列之间是否具有足够的相似性 从而判定它们之间是否具有同源性 二 序列比对定义序列比对 sequencealignment 是运用某种特定的数学模型或算法 找出两个或多个序列之间的最大匹配碱基或残基数 比对的结果反映了算法在多大程度上提供序列之间的相似性关系及它们的生物学特征 二 序列比对类型 一 序列比对分类双序列比对多序列比对 globalalignment localalignment 二 编辑距离 通过编辑操作计算的两条序列的距离称为编辑距离 三 双序列比对 四 全局序列比对 五 局部序列比对 三 序列比对的相关概念 一 同源性 同一性 相似性相似性 similarity 是指两序列间直接的数量关系 如部分相同 相似的百分比或其他一些合适的度量 同一性 identity 是指两序列在同一位点核苷酸或氨基酸残基完全相同的序列比例 同源性 homology 是指从某个共同祖先经趋异进化而形成的不同序列 二 直系同源 旁系同源直系同源基因 orthologousgene 是指在不同物种中有相同功能的同源基因 它是在物种形成过程中形成的 旁系同源基因 paralogousgene 是指一个物种内的同源基因 直系同源基因和旁系同源基因统称为同源基因 homolog 第二节序列比对打分方法 一 序列比对打分序列分析的目的是揭示核苷酸或氨基酸序列编码的高级结构或功能信息目的 二 打分矩阵稀疏矩阵 相似性打分矩阵 一 DNA打分矩阵 即两个序列中相应的核苷酸相同 计1分 否则计0分 如果考虑颠换和置换 可采用以下打分矩阵 二 氨基酸序列打分矩阵1 PAM矩阵 Dayhoff突变数据矩阵 PAM250矩阵 2 BLOSUM矩阵 BLOSUM62矩阵 第三节序列比对算法 一 dotplot算法1 构建点阵矩阵2 获得相似性片段 二 dynamicprogrammingalgorithm1 计算得分矩阵 2 寻找最优的比对序列 例s acgctqt catgt 算法特点 三 BLAST算法1 编译一个由查询序列生成的长度固定的字段编译列表 2 在数据库中扫描获得与编译列表中的字段匹配的序列记录 3 以编译列表中的字段对为中心向两端延伸以寻找超过阈值分数S的高分值片段对HSP E值计算公式 算法特点 第四节序列比对工具 一 FASTA工具 二 BLAST工具 一 基本BLAST工具 比对结果 二 高级BLAST工具1 PSI BLAST positionspecificinteratedBLAST 2 PHI BLAST patternhitinitiatedBLAST 3 MEGABLAST 第五节多序列比对 一 多序列比对概述 一 多序列比对目的为了发现构成同一基因家族的成组序列之间的共性 发现这些共性对于研究分子结构 功能及进化关系都有着非常重要的作用 在阐明一组相关序列的重要生物学模式方面也起着重要的作用 二 多序列比对定义多序列比对就是对多条序列插入空位 使得插入空位后的全局比对结果具有相同的长度 并且比对结果中不能出现一列全为空位 三 多序列比对应用 二 多序列比对算法 一 动态规划法 二 渐进式算法 三 迭代算法 四 统计概率算法 三 多序列比对工具 一 ClustalX WClustalX和ClustalW是两个使用最广泛的多序列比对工具 均采用渐进式多序列比对算 ClustalX的比对步骤 1 加载要比对的序列文件序列格式可以支持NBRF PIR EMBL Swiss Ppot