多序列比對的原理以及clustal在多序列比對中的應(yīng)用課件

1、多序列比對的原理以及clustal在多序列比對中的應(yīng)用中山大學(xué)生科院2003年10月內(nèi)容提要多序列比對的意義多序列比對的方法自動(dòng)多序列比對的算法Clustalx的使用（clustal法）實(shí)例分析序列相似性比較和序列同源性分析序列相似性比較： 就是將待研究序列與DNA或蛋白質(zhì)序列庫進(jìn)行比較，用于確定該序列的生物屬性，也就是找出與此序列相似的已知序列是什么。完成這一工作只需要使用兩兩序列比較算法。常用的程序包有BLAST、FASTA等；序列同源性分析： 是將待研究序列加入到一組與之同源，但來自不同物種的序列中進(jìn)行多序列同時(shí)比較，以確定該序列與其它序列間的同源性大小。這是理論分析方法中最關(guān)鍵的一步。

2、完成這一工作必須使用多序列比較算法。常用的程序包有CLUSTAL等；多序列比對的意義用于描述一組序列之間的相似性關(guān)系，以便了解一個(gè)基因家族的基本特征，尋找motif，保守區(qū)域等。用于描述一個(gè)同源基因之間的親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，應(yīng)用到分子進(jìn)化分析中。其他應(yīng)用，如構(gòu)建profile，打分矩陣等。多序列比對的方法基本上多序列比對可以分為 1.手工比對（輔助編輯軟件如bioedit，seaview，Genedoc等） 通過輔助軟件的不同顏色顯示不同殘基，靠分析者的觀察來改變比對的狀態(tài)。 2.計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)比對 通過特定的算法（如同步法，漸進(jìn)法等），由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)搜索最佳的多序列比對狀態(tài)。自動(dòng)多序列比對的算

3、法1.同步法 將序列兩兩比對時(shí)的二維動(dòng)態(tài)規(guī)劃矩陣擴(kuò)展到三維矩陣。即用矩陣的維數(shù)來反映比對的序列數(shù)目。這種方法的計(jì)算量很大，對于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源要求比較高，一般只有在進(jìn)行少數(shù)的較短的序列的比對的時(shí)候才會(huì)用到這個(gè)方法。Clustal的漸進(jìn)比對過程 在比對過程中，先對所有的序列進(jìn)行兩兩比對并計(jì)算它們相似性分值，然后根據(jù)相似性分值將它們分成若干組，并在每組之間進(jìn)行比對，計(jì)算相似性分值。根據(jù)相似性分值繼續(xù)分組比對，直到得到最終比對結(jié)果。在比對過程中，相似性程度較高的序列先進(jìn)行比對而距離較遠(yuǎn)的序列添加在后面。多序列比對工具clustalX Clustal是一個(gè)單機(jī)版的基于漸進(jìn)比對的多序列比對工具，由Hig

4、gins D.G. 等開發(fā)。有應(yīng)用于多種操作系統(tǒng)平臺(tái)的版本，包括linux版，DOS版的clustlw，windows版本的clustalx等。Clustal簡介CLUSTAL是一種漸進(jìn)的比對方法，先將多個(gè)序列兩兩比對構(gòu)建距離矩陣，反應(yīng)序列之間兩兩關(guān)系；然后根據(jù)距離矩陣計(jì)算產(chǎn)生系統(tǒng)進(jìn)化指導(dǎo)樹，對關(guān)系密切的序列進(jìn)行加權(quán)；然后從最緊密的兩條序列開始，逐步引入臨近的序列并不斷重新構(gòu)建比對，直到所有序列都被加入為止。Clustalx的工作界面（多序列比對模式）Clustalx的工作界面（剖面(profile)比對模式）Clustal的工作原理Clustal輸入多個(gè)序列快速的序列兩兩比對，計(jì)算序列間的距

5、離，獲得一個(gè)距離矩陣。鄰接法(NJ)構(gòu)建一個(gè)樹（引導(dǎo)樹）根據(jù)引導(dǎo)樹，漸進(jìn)比對多個(gè)序列。2.兩種工作模式。 a.多序列比對模式。 b.剖面(profile)比對模式。3.一個(gè)實(shí)際的例子。Clustal的應(yīng)用多序列比對實(shí)例輸入文件的格式(fasta)：KCC2_YEAST NYIFGRTLGAGSFGVVRQARKLSTNDMK_HUMAN DFEILKVIGRGAFSEVAVVKMKQTGQVYAMKIMNK.KPRO_MAIZE TRKFKVELGRGESGTVYKGVLEDDRHVAVKKLENDAF1_CAEELQIRLTGRVGSGRFGNVSRGDYRGEAVAVKVFNALD1CSN HYKVGRRIGEGSFGVIFEGTNLLNN第二步：設(shè)定比對的一些參數(shù)。參數(shù)設(shè)定窗口。第三步：開始序列比對。第四步：比對完成，選擇保存結(jié)果文件的格式EBI提供的在線Clustalw服務(wù)我們構(gòu)建的在線clustalw服務(wù)實(shí)際操作使用clustalx程序，對給定的多序列，選擇合適的參數(shù)，進(jìn)行多序列比對，輸出結(jié)果文件維phyl