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  • 序列比对

    2019-12-16 08:14:21
    序列比对

    序列比对

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  • 科研路上的你是不是经常会遇到序列比对的工作,你所知道的序列比对是否能满足你的需求呢?今天小编特意给大家整理分享了有关序列比对综合分析的软件,聪明的你们快来试试有没有心仪的软件工具。Geneious 序列综合...
    d422c2d99e43374e4f37bc85db11a1f8.png科研路上的你是不是经常会遇到序列比对的工作,你所知道的序列比对是否能满足你的需求呢?

    今天小编特意给大家整理分享了有关序列比对综合分析的软件,聪明的你们快来试试有没有心仪的软件工具。

    Geneious         序列综合分析软件(https://www.geneious.com/)

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    ClustalW  2.1

    用来对核酸与蛋白序列进行多序列比对(multiple sequence alignment)的软件。(https://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/)

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    FASTA   将一条序列与另一条序列进行比较或在数据库中查找同源序列并输出。

    FASTA软件包包含用于蛋白质:蛋白质,DNA:DNA,蛋白质:翻译的DNA(具有移码)以及有序或无序肽搜索的程序。FASTA软件包的最新版本包括特殊翻译的搜索算法,当将核苷酸与蛋白质序列数据进行比较时,该算法可以正确处理移码错误(六帧翻译的搜索不能很好地处理)。

    除了快速的启发式搜索方法外,FASTA软件包还提供SSEARCH,这是最佳Smith-Waterman算法的实现

    该软件包的主要重点是计算精确的相似性统计数据,以便生物学家可以判断是否可能偶然发生了比对,或者是否可以用来推论同源性。

    用作此软件输入的FASTA文件格式现在已被其他序列数据库搜索工具(例如BLAST)和序列比对程序(ClustalT-Coffee等)广泛使用。

    BLAST+  

    分成五个不同的程序,分别为:blastp(提交蛋白质序列,在蛋白质序列数据库中查序列)、blastn(提交核酸序列,在核酸序列数据库中查找同源序列) blastx(提交核酸序列,在蛋白质序列数据库中查找同源序列)、tblastn (提交蛋白质序列,在核酸序列数据库中查找同源序列)、tblastx(提交核酸序列,在核酸序列数据库中查找同源序列)。

    IGV   显示分析多种类型的遗传数据软件 (https://igv.org/)

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    腊八已过,年味渐浓,希望大家在新的一年量产科研成果!

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  • 作为一名生物科研狗,在饱受实验折磨的同时,相信大家也都多少会受到一些生信软件的“宠爱”比如需要做序列比对,却不知道该用什么软件,不知道怎么设参数、不懂怎么读结果。今天我们详细地给大家介绍一款必会比对...

    作为一名生物科研狗,在饱受实验折磨的同时,相信大家也都多少会受到一些生信软件的“宠爱”比如需要做序列比对,却不知道该用什么软件,不知道怎么设参数、不懂怎么读结果。

    今天我们详细地给大家介绍一款必会比对程序BLAST的用法,再给大家说一说几种常用比对软件的优缺点,方便大家自己选择。

    BLAST(Basic Local Alignment Search Tool)可以说是短序列比对中最常用的比对工具了,它不仅支持核酸和蛋白的双序列比对,而且可以在蛋白质数据库或DNA数据库中进行相似性比较,找到与查询序列相似的序列。

    使用方法:

    B可以选择不同的比对选项,对应于我们前面介绍的五种功能

    D可以接受各种格式的查询序列,可以一个序列号(NM_000249)或者是FASTA序列

    E可以限定查询序列中的某个片段,比如“from 200 to 600”就是查询200-600bp位置的序列

    G可以选择进行多序列比对,并且可以更改序列输入方式

    A可以选择所要查询的数据库

    B可以输入物种名称,它会显示下拉条目可以进行选择

    C可以用来排除一些不想要的信息

    D对于特定数据库可以进行一些搜索限制,比如输入 “biomol_mrna【prop】 AND 【slen】”可以限制搜索500-1000bp长度的序列

    E可以根据需要选择不同的速度或者灵敏度

    F按钮执行BLAST搜索

    G可以打开一个折叠页面,可以进行更为详细的参数设置(如下图)

    H可以设定数据库中最大的匹配目标数

    I允许BLAST自动优化30个碱基/残基或更短的查询设置

    J是一个期望阈值的设置,可以过滤掉不太重要的匹配

    K设置初始序列匹配的大小,设置越小越敏感

    L限制了最大匹配数,默认设置“0”表示无限制

    F和G是得分参数,对BLAST的敏感度也会有影响,不过一般情况下可以设为默认值。

    比对结果:

    JobTitile默认情况下显示第一个查询的序列id,也可以提交前对其进行自定义。

    RID显示分配给此搜索的唯一标识符,Downlod ALL可以将完整的搜索结果保存为所需的格式XML (XML2)JSON和CSV

    Program列出进行的搜索,在本例中为BLASTN提供参考文献

    Database是搜索的数据库,可以查看详细信息

    Query ID显示结果的查询序列id

    Organism允许设置物种名

    Percent Identity 允许设置同一性程度进行过滤,比如94.74% 到94.76%

    E Value允许通过期望值进行过滤,比如设置0.0001 到 5e-120 (5x10-120).

    Description是BLAST结果默认显示选项,可以通过旁边的按钮切换

    以上结果是默认按E值由高到低进行排序的,单击后面的每条accession号可以直接跳转到对应的核酸库或蛋白库中。

    Distance tree of results可以以距离树的形式显示比对结果(如下图)如果比对的是蛋白序列的话还会有一个Multiple alignment用于发育分析。

    Alignments选项下包含查询序列和数据库序列之间的详细比对信息。

    BLAST功能强大,使用方便,但是也存在一些缺点,它的分析速度比较慢,比对结果现不够直观,不利于后续的处理,比对不能显示基因内含子、外显子及基因定位等等。

    BLAT(The BLAST-Like Alignment Tool)也是一款常用的序列比对工具,对于DNA序列,BLAT是用来设计寻找95%及以上相似至少25个碱基的序列。对于蛋白序列,BLAT是用来设计寻找80%及以上相似至少20个氨基酸的序列。

    BLAT也存在着一定的局限性,比如用于远亲缘物种间的核酸序列比对时,比对精度就不够高,建议使用专门为此用途的Blastz软件;对于少量的蛋白质比对任务(如数条或数十条)在速度和精度上Blastp均优于Blat;另外,Blat在重复搜索短小匹配片段的同时,会产生过多的没有生物学意义的序列比对碎片,一步分析确认。

    几个常用的多序列比对软件

    DANMAN是一个简单常用的核酸序列分析软件,它支持多序列比对、序列同源性分析、限制性酶切位点分析、PCR引物设计、质粒绘图等多种功能,并且是非常友好的Windows界面、软件占用内存小、兼容性也比较好,DNAMAN可以说是分子生物学人的必备工具之一了。

    Clustal是基于渐进比对的多序列比对工具,有应用于多种操作平台的版本,包括linux版,DOS版的clustlW,clustalX等。ClustalW不仅可以用来做多序列比对,也能做Profile-profile比对,以及基于Neighbor-joining方法构建进化树,是最常用的是多序列比对。但是由于它采用一种渐进的比对方法,不能保证能够得到最优的比对,而且速度也不够快。

    Muscle是一款速度最快的比对软件之一,在速度和精度上都优于ClustalW,可以比ClustalW的速度快几个数量级,而且序列数越多速度的差别越大。

    它采用迭代方法进行比对运算,每一次最优化过程就是迭代过程,通过不断地使用动态规划算法重排来纠正这种错误,同时对这些亚类群进行比较以获得所有序列地全局比对。但是Muscle地准确度降低了,并且对于内存的要求较高。

    本文相关词条概念解析:

    序列

    序列,被排成一列的对象。如DNA分子是由4种核苷酸(A,T,G,C)排列组成,DNA序列就是组成某一DNA分子的核苷酸的排列次序。在信息学里,序列表示离散时间信号。例如:物理信号x(n)等于单位阶跃序列u(n),即x(n)=u(n),其时序n表示记录物理信号的时间顺序,u(n)的波形下图所示。蛋白序列就是构成某种蛋白质如氨基酸线性排列次序。基因组中的DNA序列可以分为两大类:一类是单一序列,即在基因组中这种核苷酸的排列次序只出现一次或只有一份拷贝;另一类是重复序列。

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  • 研究序列的同源性问题,就要用到序列比对的工具,上一篇笔记简单介绍了序列比对的原理,在这一篇中我将总结几种常用的比对工具,顺便记录一下BLAST的基本思想,由于时间关系,所以找的都是在线的工具...
    Homology is the central concept for all of biology.——David Wake. Science, 1994

    前言

    正如前面引用的这句话,同源性是生物学中的核心问题。研究序列的同源性问题,就要用到序列比对的工具,上一篇笔记简单介绍了序列比对的原理,在这一篇中我将总结几种常用的比对工具,顺便记录一下BLAST的基本思想,由于时间关系,所以找的都是在线的工具,在未来,可能会专门写某些软件的本地化(当然我希望测试环境是在Linux上,这都是后话),比如BLAST等。

    多序列比对(Multiple Sequence Alignment,MSA)

    Clustal Omega
    Clustal不是一个程序,而是一系列程序,这些程序用于多序列比对

    • Clustal,最初的基于系统树的比对程序
    • ClustalV,Clustal的第五个版本
    • ClustalW,命令行版本
    • ClustalX,可视化窗口版本
    • Clustal Omega,现在的官方版本

    软件用C++编写,都是开源的,可在官网获取最新版本和源码。这里Clustal Omega为当前官方最新版本,提供web server版本和command line版本(GUI版本即将推出)。
    程序支持蛋白质序列、DNA序列、RNA序列比对,输入的格式支持:NBRF/PIR, FASTA, EMBL/Swiss-Prot, Clustal, GCC/MSF, GCG9 RSF, and GDE。输出的格式支持:Clustal, NBRF/PIR, GCG/MSF, PHYLIP, GDE, or NEXUS。
    EBI建议使用Clustal Omega进行蛋白质序列的比对,点击访问。

    Muscle(MUltiple Sequence Comparison by Log- Expectation)
    Muscle也是一个用于多序列比对的程序,可用于蛋白质、核酸序列的比对。它是一个开源程序可通过官网获取最新版本和源码。Muscle的web server版本由EBI提供,EBI推荐使用Muscle进行DNA序列比对,点击访问。

    更多多序列比对软件

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    双序列比对(Pairwise Sequence Alignment,PSA)

    恰巧啊,这些某个页面已经写了(偷懒)

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    数据库搜索

    BLAST(Basic Local Alignment Seach Tool)
    我觉得我再去写他的算法意义不是很大,一下是参考材料链接,后面有机会会专门写BLAST的网页和本地化的使用。

    • 北京大学生信慕课
    • 原始文献

    这Tm写的啥子嘛,啥子卵用没用的失败的文章。沉淀些时间。

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空空如也

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