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  • 这里对多重序列比对格式(Multiple sequence alignment – MSA)进行总结。在做系统演化分析、序列功能分析、基因预测等,都需要涉及到多重序列比对。特别是当需要用不同软件对多重比对序列进行批量操作时,会遇到各种...

    这里对多重序列比对格式(Multiple sequence alignment – MSA)进行总结。在做系统演化分析、序列功能分析、基因预测等,都需要涉及到多重序列比对。特别是当需要用不同软件对多重比对序列进行批量操作时,会遇到各种的格式,而这些格式是如何产生的,有什么区别,格式之间如何转换,从哪里可以下载到相关的格式序列,不同的格式又有什么特殊的用途等,本篇文章将就这些问题进行总结与讨论。因为涉及内容较多,不足之处,欢迎大家补充或者批判。

    生物信息学的基础是基于这样的一个假设:序列相似,结构相似,功能相似。所以相似的一组序列,就可能同属于一个基因家族,而这样的一组序列相似的部分,就可能使其功能之所在,称其为结构域。这是对于基因家族分类的一种方式,将结构与功能进行联系,从而实现从结构预测功能(序列称为一级结构)。

    进行多重比对、多重序列的编辑、多重序列注释、存储与展示、系统演化分析等,不同的软件、不同的系统,除了要兼容现有的格式,还会根据自身的需要,都定义新的格式。所以这些本身可以进行部分的格式转换,同时许多脚本模块比如bioperl等也提供了一些格式之间转换的脚本。这些格式同发布其软件平台有着密切的联系,随着软件的流行而流行。

    下表是目前主流的格式:

    名称后缀描述Unique file Feature详细定义地址
    FASTA.fasta, faPearson or FASTA sequence format>SequenceNameTHISISASEQENCEFASTA (Pearson)
    GCG/MSF format.msf, .gcgGCG Multiple Sequence File (MSF) alignment format!! AA_MULTIPLE_ALIGNMENT 1.0..//GCG/MSF
    Aligned FASTA (UCSC a2m) format.a2mUCSC
    Stockholm format.txtused by Pfam and Rfam to disseminate protein and RNA sequence alignments. 可以添加丰富的注释信息,适合多序列比对结果的注释。# STOCKHOLM 1.0<seqname> <aligned sequence>

    //
    链接wiki链接
    PHYLIP.phy, .phylip, .phylip2PHYLIP software链接
    NBR/PIR.pirNBRF or PIR sequence format>P1;链接
    CLUSTAL.aln, .an, .aln2ClustalW alignment formatCLUSTAL链接
    GDE.gdeGDE format is a tagged-field format similar to ASN.l that is used for storing all available information about a sequence, including residue color.链接
    NEXUS.nxs, .nexusNexus file formatis widely used in Bioinformatics. Several popular phylogenetic programs such as Paup, MrBayes, Mesquite, and MacClade use this format.链接
    BLC.blc>Seq1>Seq2
    PFAM.pfamSequenceName THISISASEQENCE链接
    MEGA.megMEGA software
    SELEX.
    IG.ig
    Internet (NCBI) XML format.xml
    NBRF format.nbrf

    主要软件平台对于格式的要求

    • Clustal
      输入:NBRF/PIR, GCG/MSF, PHYLIP, GDE, NEXUS, FASTA
      输出:CLUSTAL, NBRF/PIR, GCG/MSF, PHYLIP, GDE, NEXUS, FASTA
    • MUSCLE(http://www.drive5.com/muscle/muscle.html)
      输入:FASTA, CLUSTAL, MSF
      输出:FASTA
    • hmmbuild
      ClustalW, GCG MSF, or SELEX
    • hmmalign
      输入:FASTA, GENBANK, EMBL, GCG, PIR, STOCKHOLM, SELEX, MSF, CLUSTAL, and PHYLIP.
      输出:Stockholm, SELEX, MSF, Clustal, Phylip, and A2M
    • Jalview java viewer (http://www.jalview.org/help.html)
      输入:Fasta (Pearson), GCG-MSF, ALN/ClustalW, AMPS Block file, NBRF/PIR (including MODELLER variant), Pfam/Stockholm
      输出:Fasta (Pearson), GCG-MSF, ALN/ClustalW, AMPS Block file, NBRF/PIR, Pfam/Stockholm
    • MEGA
      输入:CLUSTAL, NEXUS (PAUP, MacClade), PHYLIP, GCG, FASTA, PIR,  NBRF, MSF, IG, and XML formats.
      输出:MEGA, PAUP, FASTA
    • PFAM数据库
      Selex, Stockholm, MSF, FASTA

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  • clustalx序列比对步骤

    2021-06-19 09:21:35
    多序列比对的意义•多序列比对的方法•自动多序列比对的算法•Clustalx的使用(clustal法)•实例分析序列相似性比较和序列同源性分析序列相似性比较:就是clustalx 多重序列比对 需要切整齐吗使用me...

    如何用clustalx做序列同源比对后的结果图

    我自己编辑了后的序列后辍名是.seq和.fas 都不能在软件中打开,为什么? 多序列比对的原理以及clustal在多序列比对中的应用内容提要•多序列比对的意义•多序列比对的方法•自动多序列比对的算法•Clustalx的使用(clustal法)•实例分析序列相似性比较和序列同源性分析序列相似性比较:就是

    clustalx 多重序列比对 需要切整齐吗

    0e13a2763c7ca632a926ef8dcbb3d61d.png

    使用mega5,对已知的多重序列制作系统进化树——NJ图和MP图。 邻接距离矩阵法( NJ)在系统发育树构建中应用最为广泛,可以较快的构建系统树,同时也比较适合于分析较大的数据集,并可以很快地进行自展检验,但缺点是分析的进化距离不能太大。

    如何用clustalx做序列同源比对后的结果图MegAlign,ClustalX和MUSCLE三种方法的结果基本相似,差异不大。MegAlign,ClustalX和MUSCLE都属于多序列比对的方法,ClustalX用的是累进算法进行比对,MUSCLE用的是迭代方法进行比对运算, MegAlign是累进和迭带都可以用。累进算法将最接近的序。

    1. Clustalx是多条序列比对软件,为什么需要设置两举例: A、B、C三条序列比对。 其实就是 A和B比 A和C比 B和C比 同理n条多序列比对就是做nC2次两序列比对,因此多序列比对的本质就是多次两条序列比对,也就是某条序列和其余的各个序列都进行一次比对。那么参数的设置当然就是设置两条序列比对时

    如何进行多序列比对,结果用来发文章的那种。

    clustalx比对前如何去掉沉余序列

    一条染色体上出现一个基因的很多复份(复本)。例如,黑腹果蝇的核仁形成中心就拥有一个基因的几百个复份,控制着rRNA分子的18S和28S组分。 是否“冗余”,一个很重要的问题是时空尺度以及“冗余”所指向的对象(对谁和哪个功能或过程冗余)。

    MegAlign,ClustalX和MUSCLE三种方法的结果是否存在MegAlign,ClustalX和MUSCLE三种方法的结果基本相似,差异不大。MegAlign,ClustalX和MUSCLE都属于多序列比对的方法,ClustalX用的是累进算法进行比对,MUSCLE用的是迭代方法进行比对运算, MegAlign是累进和迭带都可以用。

    同一种酶不同物种中的基因如何进行多序列比对?

    一本科菜鸟CSS布局HTML小编今天和大家分享助,哪位大侠伸出援手: 我想对植物中的一种酶基因做一个聚你所做的工作应该是寻找某个物种中的某一个基因在其它物种中的同源基因(ortholog)然后再做进化树那种吧。进行多序列比对有许多软件都可以做到,DNAman我用的比较多的是alignment而不是multisequence alignment。

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  • 原创:hxj7前言序列比对是生信领域的一个古老课题,在这一波NGS的浪潮中重新引起大家的广泛关注。由于生物序列的特殊性,在比对的时候允许插入缺失,所以往往是一种不精确匹配。从本文开始,我们陆续学习前人开发出...

    原创:hxj7

    前言

    序列比对是生信领域的一个古老课题,在这一波NGS的浪潮中重新引起大家的广泛关注。由于生物序列的特殊性,在比对的时候允许插入缺失,所以往往是一种不精确匹配。从本文开始,我们陆续学习前人开发出的流行算法。

    全局比对算法

    所谓全局比对算法,就是根据一个打分矩阵(替换矩阵)计算出两个序列比对最高得分的算法。关于它的介绍网上已经非常多了,我们只需看看其中的关键点及实现代码。

    关键点

    1. 打分矩阵:

    选用不同的打分矩阵或者罚分分值会导致比对结果不同,常用BLAST打分矩阵。

    2. 计算比对最高得分的算法:

    常用动态规划算法(Needleman-Wunsch算法)。

    4eb9173b8790

    image

    图片引自https://www.jianshu.com/p/2b99d0d224a2

    3. 打印出最高得分相应的序列比对结果:

    根据得分矩阵回溯,如果最优比对结果有多个,全部打印出来。

    4. 理解打分系统背后的概率论模型:

    比对分值可以理解为匹配模型和随机模型的对数几率比(log-odds ratio)。

    实现代码(C代码及示例)

    网上的教程给出的代码大多不全,所以我决定还是自己造轮子了。

    需要说明的是:

    1. 没有对输入进行检查,如果有非AGCT的字符程序可能会出错。

    2. 对空位的罚分是线性的,即penalty=gd,其中g为空位长度,d为一个空位的罚分。

    在以后的文章中,我们会给出仿射型罚分的代码,即

    penalty=d+(g-1)e,其中g为连续空位的长度,d为连续空位中第一个空位的罚分,e为连续空位中第2个及以后空位的罚分。

    3. 其他未提及的错误或者不足。

    示例

    4eb9173b8790

    image

    代码

    #include

    #include

    #include

    #define MAXSEQ 1000

    #define GAP_CHAR '-'

    // 对空位的罚分是线性的

    struct Unit {

    int W1; // 是否往上回溯一格

    int W2; // 是否往左上回溯一格

    int W3; // 是否往左回溯一格

    float M; // 得分矩阵第(i, j)这个单元的分值,即序列s(1,...,i)与序列r(1,...,j)比对的最高得分

    };

    typedef struct Unit *pUnit;

    void strUpper(char *s);

    float max3(float a, float b, float c);

    float getFScore(char a, char b);

    void printAlign(pUnit** a, const int i, const int j, char* s, char* r, char* saln, char* raln, int n);

    void align(char *s, char *r);

    int main() {

    char s[MAXSEQ];

    char r[MAXSEQ];

    printf("The 1st seq: ");

    scanf("%s", s);

    printf("The 2nd seq: ");

    scanf("%s", r);

    align(s, r);

    return 0;

    }

    void strUpper(char *s) {

    while (*s != '\0') {

    if (*s >= 'a' && *s <= 'z') {

    *s -= 32;

    }

    s++;

    }

    }

    float max3(float a, float b, float c) {

    float f = a > b ? a : b;

    return f > c ? f : c;

    }

    // 替换矩阵:match分值为5,mismatch分值为-4

    // 数组下标是两个字符的ascii码减去65之后的和

    float FMatrix[] = {

    5, 0, -4, 0, 5, 0, -4, 0, -4, 0,

    0, 0, 5, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -4,

    0, -4, 0, 0, 0, -4, 0, 0, 0, 0,

    0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 5

    };

    float getFScore(char a, char b) {

    return FMatrix[a + b - 'A' - 'A'];

    }

    void printAlign(pUnit** a, const int i, const int j, char* s, char* r, char* saln, char* raln, int n) {

    int k;

    pUnit p = a[i][j];

    if (! (i || j)) { // 到矩阵单元(0, 0)才算结束,这代表初始的两个字符串的每个字符都被比对到了

    for (k = n - 1; k >= 0; k--)

    printf("%c", saln[k]);

    printf("\n");

    for (k = n - 1; k >= 0; k--)

    printf("%c", raln[k]);

    printf("\n\n");

    return;

    }

    if (p->W1) { // 向上回溯一格

    saln[n] = s[i - 1];

    raln[n] = GAP_CHAR;

    printAlign(a, i - 1, j, s, r, saln, raln, n + 1);

    }

    if (p->W2) { // 向左上回溯一格

    saln[n] = s[i - 1];

    raln[n] = r[j - 1];

    printAlign(a, i - 1, j - 1, s, r, saln, raln, n + 1);

    }

    if (p->W3) { // 向左回溯一格

    saln[n] = GAP_CHAR;

    raln[n] = r[j - 1];

    printAlign(a, i, j - 1, s, r, saln, raln, n + 1);

    }

    }

    void align(char *s, char *r) {

    int i, j;

    int m = strlen(s);

    int n = strlen(r);

    float gap = -2.5; // 对空位的罚分

    float m1, m2, m3, maxm;

    pUnit **aUnit;

    char* salign;

    char* ralign;

    // 初始化

    if ((aUnit = (pUnit **) malloc(sizeof(pUnit*) * (m + 1))) == NULL) {

    fputs("Error: Out of space!\n", stderr);

    exit(1);

    }

    for (i = 0; i <= m; i++) {

    if ((aUnit[i] = (pUnit *) malloc(sizeof(pUnit) * (n + 1))) == NULL) {

    fputs("Error: Out of space!\n", stderr);

    exit(1);

    }

    for (j = 0; j <= n; j++) {

    if ((aUnit[i][j] = (pUnit) malloc(sizeof(struct Unit))) == NULL) {

    fputs("Error: Out of space!\n", stderr);

    exit(1);

    }

    aUnit[i][j]->W1 = 0;

    aUnit[i][j]->W2 = 0;

    aUnit[i][j]->W3 = 0;

    }

    }

    aUnit[0][0]->M = 0;

    for (i = 1; i <= m; i++) {

    aUnit[i][0]->M = gap * i;

    aUnit[i][0]->W1 = 1;

    }

    for (j = 1; j <= n; j++) {

    aUnit[0][j]->M = gap * j;

    aUnit[0][j]->W3 = 1;

    }

    // 将字符串都变成大写

    strUpper(s);

    strUpper(r);

    // 动态规划算法计算得分矩阵每个单元的分值

    for (i = 1; i <= m; i++) {

    for (j = 1; j <= n; j++) {

    m1 = aUnit[i - 1][j]->M + gap;

    m2 = aUnit[i - 1][j - 1]->M + getFScore(s[i - 1], r[j - 1]);

    m3 = aUnit[i][j - 1]->M + gap;

    maxm = max3(m1, m2, m3);

    aUnit[i][j]->M = maxm;

    if (m1 == maxm) aUnit[i][j]->W1 = 1;

    if (m2 == maxm) aUnit[i][j]->W2 = 1;

    if (m3 == maxm) aUnit[i][j]->W3 = 1;

    }

    }

    /*

    // 打印得分矩阵

    for (i = 0; i <= m; i++) {

    for (j = 0; j <= n; j++)

    printf("%f ", aUnit[i][j]->M);

    printf("\n");

    }

    */

    printf("max score: %f\n", aUnit[m][n]->M);

    // 打印最优比对结果,如果有多个,全部打印

    // 递归法

    if ((salign = (char*) malloc(sizeof(char) * (m + n + 1))) == NULL) {

    fputs("Error: Out of space!\n", stderr);

    exit(1);

    }

    if ((ralign = (char*) malloc(sizeof(char) * (m + n + 1))) == NULL) {

    fputs("Error: Out of space!\n", stderr);

    exit(1);

    }

    printAlign(aUnit, m, n, s, r, salign, ralign, 0);

    // 释放内存

    free(salign);

    free(ralign);

    for (i = 0; i <= m; i++) {

    for (j = 0; j <= n; j++) {

    free(aUnit[i][j]);

    }

    free(aUnit[i]);

    }

    free(aUnit);

    }

    (公众号:生信了)

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  • 1.单击菜单栏File,选择Open,打开多序列比对的fasta文件。 2.单击菜单栏Alignment,选择Sequence Identity Matrix。 3.保存为.txt文件 附:软件下载网址:http://www.opdown.com/soft/90589.html

    1.单击菜单栏File,选择Open,打开多序列比对的fasta文件。
    2.单击菜单栏Alignment,选择Sequence Identity Matrix。
    3.保存为.txt文件

    附:软件下载网址:http://www.opdown.com/soft/90589.html

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