多序列比对方法与应用
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更新于2024-08-24
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"多序列比对 - 多序列比对"
多序列比对是生物信息学中的一个核心概念,主要用于比较和分析多个生物序列之间的相似性和差异性。这个过程对于理解物种间的进化关系、基因预测、功能注释以及研究物种间的共线性具有重要意义。在孟雪红2011年的资料中,主要介绍了两种关键的多序列比对方法:两物种基因组比对(使用lastz/chainnet)和多物种基因组比对(使用multiz)。
**序列比对的意义**
1. **不同物种基因组共线性分析**:通过比较不同物种的基因组序列,可以揭示它们之间的亲缘关系,进一步帮助预测基因位置和注释功能。例如,熊猫文章中可能利用这种方法来研究熊猫基因组的特征。
2. **同一物种SD(片段复制)分析**:在蚂蚁文章中,多序列比对用于分析基因组内的片段复制事件,这有助于理解基因家族的扩张和收缩,以及其对物种适应性的贡献。
**Lastz/Chainnet流程**
Lastz是一款高效的DNA序列比对工具,它采用了一系列优化策略,包括:
1. **目标序列输入**:提供待比对的目标序列。
2. **得分参数**:设定匹配和不匹配的得分规则。
3. **索引目标种子词**:将目标序列拆分成种子词,便于快速查找匹配。
4. **后端过滤**:在比对过程中去除低质量的匹配。
5. **播种**:寻找潜在的匹配区域(seeds)。
6. **带隙扩展**:在找到的种子周围扩展匹配,形成更长的同源序列段(high-scoring segment pairs, HSPs)。
7. **HSP链接**:将HSPs组织成链,形成连续的比对区域。
8. **无隙扩展**:在HSP链的基础上进行无隙延伸,以获得更准确的比对。
9. **重复序列处理**:如果已知重复序列,可以预先标记并排除,或者在比对过程中动态标记并忽略。
**Seeding策略**
Seeding是比对过程的关键步骤,使用间隔种子(spaced seeds)可以提高比对效率和准确性。例如,seed=12of19或seed=14of22,这意味着种子长度分别为19和22个碱基,其中包含特定数量的匹配位点。这种方法可以减少由于随机匹配导致的假阳性结果。
**重复序列处理**
处理重复序列对于提高比对质量至关重要。如果重复序列已知,可以在比对前将其标记为小写,跳过索引和播种步骤。若未知,可以使用参数如```--maxwordcount```来限制种子词的出现次数,或者使用```--masking```在比对过程中动态标记并忽略多次比对的位点。
**Multiz** 是一种用于多序列比对的工具,尤其适用于多个物种的基因组比对,它基于全局比对算法,如Consensus Multiple Alignment (CMA),通过逐步迭代改进比对结果,最终生成高质量的进化树和同源区域。
多序列比对是生物信息学中的关键技术,它通过各种策略和工具来处理生物序列数据,揭示物种间的进化关系和基因功能。Lastz和Multiz是其中的两个重要工具,它们各有特点,适用于不同的比对场景。
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2021-04-29 上传
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深井冰323
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