BLAST应用指南:序列比对与同源性分析
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更新于2024-08-01
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"BLAST使用说明书 - 全面的序列比对软件,为你的序列比对提供强大支持"
BLAST,全称为Basic Local Alignment Search Tool,是一款广泛应用于生物学领域的序列比对工具,它能高效地搜索数据库,帮助研究人员在海量序列中找到与目标序列相似或同源的片段。其主要目标包括识别未知序列、发现多基因家族的其他成员、查找相关蛋白质、确定蛋白质或核酸之间的保守区域,以及在组装测序反应时找寻重叠区域。
在理解BLAST的应用之前,我们需要先区分“相似性”和“同源性”这两个基本概念:
1. **相似性(Similarity)**:这是基于定量分析的概念,例如两个序列中相同或相似的部分所占的百分比。通过计算这些度量,我们可以评估序列间的相似程度。
2. **同源性(Homology)**:则涉及到进化关系的定性判断。如果两个基因或蛋白质有共同的祖先,即使它们在序列上可能不完全相同,我们仍认为它们是同源的。同源性是生物进化研究中的关键概念。
接下来,我们将讨论与同源性相关的几个术语:
- **相同(Identical)**:当两个物种或群体在对应位置上的字符完全相同时,我们称这些字符为相同。
- **相似(Similar)**:两个物种或群体在一定程度上共享特性,即它们是相似的。
- **类似(Analogous)**:如果两个特征因趋同进化而相似,即独立的进化过程导致了相似的功能,那么它们被认为是类似的。这与同源性不同,因为类似并不意味着共同的祖先。
- **同源(Homologous)**:如果两个特征由于共同的祖先而相似,我们就说它们是同源的。这涵盖了直系同源和旁系同源。
- **直系同源(Orthologous)**:当两个同源的特征保持了其原始功能,尽管它们在不同的物种中,我们称它们为直系同源。这通常发生在物种分化(分枝)之后。
- **旁系同源(Paralogous)**:在同一个物种内,由于基因复制(gene duplication)事件产生的同源基因,它们虽然具有共同的祖先,但功能可能有所改变或分化,被称为旁系同源。
使用BLAST进行序列比对时,它会根据输入的查询序列,通过高效的算法在大型数据库中寻找最匹配的同源序列。这些结果可以用来推断序列间的进化关系、揭示基因功能、构建系统发育树等。BLAST提供多种变体,如blastn用于DNA对DNA的比对,blastp用于蛋白质对蛋白质的比对,blastx用于DNA对蛋白质的翻译比对等,以满足不同研究需求。
在实际应用中,用户需要根据目标和实验设计选择合适的BLAST版本,并设定参数,如E值(期望值)和阈值,来控制比对的敏感性和特异性。E值表示在随机情况下得到当前比对结果的预期次数,较低的E值意味着比对更有统计学意义。阈值则是决定两个序列被视为匹配的最低相似性分数。
BLAST是生物学研究中不可或缺的工具,它通过高效、精确的序列比对,帮助科学家们揭示生命现象背后的遗传和进化规律。
2019-09-27 上传
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