[理学]序列相似性的概念.pptVIP

序列相似性的概念 序列排比(aligment)是序列分析的基础，其他一切都建立在序列排比的基础上。 ACGCTAGCGCTAGCTGCTAGCTAG ACGCTAGCGCTAGCTGCTAGCTAG ACGCTAGCGCAAGCTGCTAGCTAG ______________ __________________ 序列相似性的概念 序列排比的目的： 序列排比是推导蛋白质二级结构的基础 是初步蛋白质功能推断的基础 可用于蛋白质三级结构的推导 可用于推导进化树和解释种间亲缘关系 用于分析分子水平的选择压力(selective pressure) 探测序列之间的相互作用 探测启动子单元 序列相似性的概念 序列排比具有上述强大功能的原因是，人们发现，假如两个生物大分子的序列足够相似，几乎毫无疑问(当然不是绝对)它们具有相似的生物学功能，并且可能是同源的。 序列相似性的概念 在序列中编码功能的句法和语义学中具有两个重要的特征： 功能被编码于序列之中，即序列提供了句法。 编码具有一定的丰余度(redundancy)，即序列中一些位点的改变可以保持功能不变，这就使编码具有强劲的语义学。 序列相似性的概念 在对一个新测定的DNA序列进行分析时，比如分析的结果是：这个序列与某种细菌的ATPase相似。这是否意味着这个未知序列就是一个ATPase？答案是不能确定的。所以就必须完全理解在序列水平上“相似性”或“同源性”是如何定义的。 序列比较是如何进行的？ 匹配率(identity): 两个蛋白质有一定数量的氨基酸在排比的位点上是相同的，即如果38个氨基酸的蛋白质中15个位点相同，我们说它们39.4%相同(39.4%) MSDTPSTGFSIIHPTSSEGQVPPPRHLSLTHPVVAKRISFYKSG -------------PRNGTIKIYENPARTFTRPYSAKNITIYKEND 序列比较是如何进行的？ 相似性(similarity)： 通常在某些位点上有一些氨基酸被另外一些化学物理特性相近的氨基酸所代替，这种突变可称为保守突变。将保守突变的因素考虑在内，就可以定义各种打分方案(scoring schemes)对两序列的相似程度打分，所得分值即代表其相似的程度。 序列比较是如何进行的？ 同源性(homology)： 只有当两个蛋白质在进化关系上具有共同的祖先时，才可称它们为同源的。 序列比较是如何进行的？ 要分析两个序列是否相似，必须首先作排比分析(alignment）。 如何作排比分析？ 最基本的条件是对序列的相似性做定量分析，然后将序列进行排比，在排比中要用到 gaps， insertions， substitutions。 对gaps和insertions打分可用较简单的扣分方案，而substitutions的打分则比较复杂，必须先构建出一个计算机的算法矩阵(Matrix),再根据此方案对序列中氨基酸残基之间的差异或相似进行打分。 序列比较是如何进行的？ 要对两个序列进行排比，必须首先打出其相似性的定量分值,于是需要一个打分矩阵。 打分矩阵(Scoring Matrices): 给不同的氨基酸配对定义的一系列相似性分值。而一个突变打分方案(mutation data matrix)则是根据排比时序列中点突变的情况设计出的打分方案。对氨基酸配对相似性的尺度衡量，例如苯丙氨酸和异亮氨酸相似性的定量标准，可以以多种方式来定义。 序列比较是如何进行的？ 打分矩阵(Scoring Matrices) 对氨基酸配对相似性的尺度衡量，例如苯丙氨酸和异亮氨酸相似性的定量标准，可以以多种方式来定义。因此，设计一个打分矩阵，首先必须确定用什么算法模型。在序列排比分析中，打分矩阵只是某个算法模型的量化表现，排比的结果只在该算法模型所划定的范围内有意义。 序列比较是如何进行的？ -------打分矩阵(Scoring Matrices) 简单打分矩阵：单一打分矩阵和遗传密码打分矩阵。目前使用最简单的打分矩阵就是匹配打分矩阵(identity metric)。如果两个氨基酸相同，就打一个分值，不同就打另一个分值，不管替换的情况。例如，相同就打一分，不同就打0分，这就是最简单常用的单一打分矩阵。当然，也可以相同打+6分，不同打-1分。 序列比较是如何进行的？ -------打分矩阵(Scoring Matrices) 因为所有的点突变都产生于核苷酸的变化，因此排比中氨基酸对的相关性是随机的还是遗传的应处决于由一个密码子转变为另一密码子所必需的点突变的数量。由这一模型而产生的打分矩阵将根据导致密码子改变