[医学]第四章、序列的同源比较及分子系统 学和分子进化分析1.ppt

第四章序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析  主要内容 第一节、序列相似性比较 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 二、序列相似性比较基础知识 三、两个序列相似性比较方法 四、两个序列相似性比较操作 四、两个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 五、多个序列相似性比较操作 多个相同连续子序列矩阵标记图 三、两个序列相似性比较方法 1、矩阵作图法进行序列比较 两条序列中有很多匹配的字符对，因而在点矩阵中会形成很多点标记。当对长并且相似的序列进行比较时，这样的点阵图很快会变得非常复杂和模糊。使用滑动窗口代替一次一个位点的比较是解决这个问题的有效方法。 三、两个序列相似性比较方法 1、矩阵作图法进行序列比较 （a）对人类（Homo sapiens）与黑猩猩（Pongo pygmaeus）的β球蛋白基因序列进行比较的完整点阵图。（b）利用滑动窗口对以上的两种球蛋白基因序列进行比较的点阵图，其中窗口大小为10个核苷酸，相似度阈值为8。 2、动态规化算法 进行序列的两两比对最直接的方法就是生成两条序列所有可能的比对，分别计算得分（或代价）函数，然后挑选一个得分最高（或代价最小）的比对作为最终结果。 但是，两条序列可能的比对数非常多，是序列长度的指数函数，随着序列长度的增长，计算量呈指数增长。从算法时间复杂性的角度来看，这种比对方法显然不合适。用前面所介绍的点矩阵分析方法，在寻找斜线及斜线组合时，仍然需要较大的运算量。因此，必须设计高效的算法以找出最优的比对。 著名的Needleman-Wunsch 算法，就是针对寻求最佳序列比对这一问题所设计的动态规划寻优策略。 三、两个序列相似性比较方法 2、动态规化算法 三、两个序列相似性比较方法 2、动态规化算法 三、两个序列相似性比较方法 2、动态规化算法 三、两个序列相似性比较方法 求解过程 起点 终点 ATTC………CGAAGA AGTC………GAAGGT 从两个序列前端开始 逐步推进 直到两个序列的末端。 2、动态规化算法 三、两个序列相似性比较方法 1、http://www.ebi.ac.uk/emboss/align/ 2、/blast/bl2seq/wblast2.cgi 与序列两两比对不一样，序列多重比对（Multiple Alignment）的目标是发现多条序列的共性。如果说序列两两比对比较主要用于建立两条序列的同源关系和推测它们的结构、功能，那么，同时比对一组序列对于研究分子结构、功能及进化关系更为有用。 例如，某些在生物学上有重要意义的相似性只能通过将多个序列对比排列起来才能识别。同样，只有在多序列比对之后，才能发现与结构域或功能相关的保守序列片段。 对于一系列同源蛋白质，人们希望研究隐含在蛋白质序列中的系统发育的关系，以便更好地理解这些蛋白质的进化。在实际研究中，生物学家并不是仅仅分析单个蛋白质，而是更着重于研究蛋白质之间的关系，研究一个家族中的相关蛋白质，研究相关蛋白质序列中的保守区域，进而分析蛋白质的结构和功能。序列两两比对往往不能满足这样的需要，难以发现多个序列的共性，必须同时比对多条同源序列。 多序列比对的意义 ? 用于描述一组序列之间的相似性关系，以便了解一个基因家族的基本特征，寻找motif，保守区域等 用于描述一个同源基因之间的亲缘关系的远近，应用到分子进化分析中 其他应用，如构建profile，打分矩阵等 多序列比对的方法 同源性分析中常常要通过多序列比对来找出序列之间的相互关系，和blast的局部匹配有哪些信誉好的足球投注网站不同，多序列比对大多都是采用全局比对的算