多序列比对的原理以及clustal在多序列比对中的应用ppt课件

多序列比对的原理以及多序列比对的原理以及clustalclustal在多序列比对中在多序列比对中的运用的运用中山大学生科院2019年10月内容提要 多序列比对的意义 多序列比对的方法 自动多序列比对的算法 Clustalx的运用clustal法 实例分析序列类似性比较和序列序列类似性比较和序列同源性分析同源性分析序列类似性比较：序列类似性比较：就是将待研讨序列与就是将待研讨序列与DNA或蛋白质序列库进展比或蛋白质序列库进展比较，用于确定该序列的生物属性，也就是找出与此序列较，用于确定该序列的生物属性，也就是找出与此序列类似的知序列是什么。完成这一任务只需求运用两两序类似的知序列是什么。完成这一任务只需求运用两两序列比较算法。常用的程序包有列比较算法。常用的程序包有BLAST、FASTA等；等；序列同源性分析：序列同源性分析：是将待研讨序列参与到一组与之同源，但来自不同物是将待研讨序列参与到一组与之同源，但来自不同物种的序列中进展多序列同时比较，以确定该序列与其它种的序列中进展多序列同时比较，以确定该序列与其它序列间的同源性大小。这是实际分析方法中最关键的一序列间的同源性大小。这是实际分析方法中最关键的一步。完成这一任务必需运用多序列比较算法。常用的程步。完成这一任务必需运用多序列比较算法。常用的程序包有序包有CLUSTAL等；等；多序列比对的意义 用于描画一组序列之间的类似性关系，以便了解一个基因家族的根本特征，寻觅motif，保守区域等。用于描画一个同源基因之间的亲缘关系的远近，运用到分子进化分析中。其他运用，如构建profile，打分矩阵等。同源性分析中经常要经过多序列比对来找出序列之间的相互关系，和blast的部分匹配搜索不同，多序列比对大多都是采用全局比对的算法。这样对于采用计算机程序的自动多序列比对是一个非常复杂且耗时的过程，特别是序列数目多，且序列长的情况下。多序列比对的方法多序列比对的方法根本上多序列比对可以分为根本上多序列比对可以分为 1.手工比对辅助编辑软件如手工比对辅助编辑软件如bioedit，seaview，Genedoc等等 经过辅助软件的不同颜色显示不同残基，经过辅助软件的不同颜色显示不同残基，靠分析者的察看来改动比对的形状。靠分析者的察看来改动比对的形状。2.计算机程序自动比对计算机程序自动比对 经过特定的算法好像步法，渐进法经过特定的算法好像步法，渐进法等，由计算机程序自动搜索最正确的等，由计算机程序自动搜索最正确的多序列比对形状。多序列比对形状。自动多序列比对的算法1.同步法 将序列两两比对时的二维动态规划矩阵扩展到三维矩阵。即用矩阵的维数来反映比对的序列数目。这种方法的计算量很大，对于计算机系统的资源要求比较高，普通只需在进展少数的较短的序列的比对的时候才会用到这个方法。自动多序列比对的算法2.步进法步进法 最常见的就是最常见的就是clustal所采用的方法。所采用的方法。其根本思想就是基于类似序列通常具其根本思想就是基于类似序列通常具有进化相关性的这一假设。有进化相关性的这一假设。Clustal的渐进比对过程 在比对过程中，先对一切的序列进展两两比对并计算它们类似性分值，然后根据类似性分值将它们分成假设干组，并在每组之间进展比对，计算类似性分值。根据类似性分值继续分组比对，直到得到最终比对结果。在比对过程中，类似性程度较高的序列先进展比对而间隔较远的序列添加在后面。多序列比对工具多序列比对工具clustalX Clustal是一个单机版的基于渐进比对的多序列比对工具，由Higgins D.G.等开发。有运用于多种操作系统平台的版本，包括linux版，DOS版的clustlw，windows版本的clustalx等。Clustal简介简介 CLUSTAL是一种渐进的比对方法，先将多个序列两两比对构建间隔矩阵，反响序列之间两两关系；然后根据间隔矩阵计算产生系统进化指点树，对关系亲密的序列进展加权；然后从最严密的两条序列开场，逐渐引入临近的序列并不断重新构建比对，直到一切序列都被参与为止。Clustalx的任务界面多序列比对方式Clustalx的任务界面剖面(profile)比对方式Clustal的任务原理Clustal输入多个序列输入多个序列快速的序列两两比对，计算序列间的快速的序列两两比对，计算序列间的间隔，获得一个间隔矩阵。间隔，获得一个间隔矩阵。邻接法邻接法(NJ)构建一个树引导树构建一个树引导树根据引导树，渐进比对多个序列。根据引导树，渐进比对多个序列。Clustal的运用1.输入输出格式。输入输出格式。输入序列的格式比较灵敏，可以是前面引见输入序列的格式比较灵敏，可以是前面引见过的过的FASTA格式，还可以是格式，还可以是PIR、SWISS-PROT、GDE、Clustal、GCG/MSF、RSF等等格式。格式。输出格式也可以选择，有输出格式也可以选择，有ALN、GCG、PHYLIP和和NEXUS等，用户可以根据本人的等，用户可以根据本人的需求选择适宜的输出格式。需求选择适宜的输出格式。2.两种任务方式。两种任务方式。a.多序列比对方式。多序列比对方式。b.剖面剖面(profile)比对方式。比对方式。3.一个实践的例子。一个实践的例子。Clustal的运用多序列比对实例输入文件的格式(fasta)：KCC2_YEAST NYIFGRTLGAGSFGVVRQARKLSTNDMK_HUMAN DFEILKVIGRGAFSEVAVVKMKQTGQVYAMKIMNK.KPRO_MAIZE TRKFKVELGRGESGTVYKGVLEDDRHVAVKKLENDAF1_CAEELQIRLTGRVGSGRFGNVSRGDYRGEAVAVKVFNALD1CSN HYKVGRRIGEGSFGVIFEGTNLLNN第一步：输入序列文件。第二步：设定比对的一些参数。参数设定窗口。第三步：开场序列比对。第四步：比对完成，选择保管结果文件的格式在线的clustalw分析1.EBI提供的在线提供的在线clustalw效力效力ebi.ac.uk/clustalw/2.我们构建的在线我们构建的在线clustalw效力效力sls.zsu.edu/biopro/clustalw.htmlEBI提供提供的在线的在线Clustalw效力效力我们构建我们构建的在线的在线clustalw效力效力更为详细的教程可以在这里得到更多关于可以在这里得到更多关于clustal的协助：的协助：www-igbmc.u-strasbg.fr/BioInfo/ClustalX/Top.html 实践操作实践操作 运用clustalx程序，对给定的多序列，选择适宜的参数，进展多序列比对，输出结果文件维phylip格式。一样的文件，运用ebi和我们提供的在线效力，进展多序列比对。对上述计算机程序比对的结果进展手工改动bioedit，seaview，使得多序列比对结果跟符合要求。