3生物序列的相似性搜索blast

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生物序列的同源性
同源性(homology)： 指从一些数据中推断出的两个基因或蛋白质序 列具而共同祖先的结论，属于质的判断。就是 说A和B的关系上，只有是同源序列，或者非同 源序列两种关系。而说A和B的同源性为80％是 不科学的，但是大家都这么讲，为什么？
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相似性和同源性关系
序列的相似性和序列的同源性有一定的关系，一 般来说序列间的相似性越高的话，它们是同源序 列的可能性就更高，所以经常可以通过序列的相 似性来推测序列是否同源。 正因为存在这样的关系，很多时候对序列的 相似性和同源性就没有做很明显的区分，造成经 常等价混用两个名词。所以有出现A序列和B序 列的同源性为80％一说。
…
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Blast结果给出的信息
Blast结果会列出跟查询序列相似性比较 高，符合限定要求的序列结果，根据这些 结果可以获取以下一些信息。 1.查询序列可能具有某种功能 2.查询序列可能是来源于某个物种 3.查询序列可能是某种功能基因的同源基因 … 这些信息都可以应用到后续分析中。
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两种版本的Blast比较（一）
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单机版的Blast使用（三）
3.获取Blast数据库 a.直接从ncbi下载 ftp:///blast/db/ b.用Blast程序包提供的formatdb工具自己格 式化序列数据成数据库。 假设有一序列数据（sequence.fa，多序列， fasta格式），欲自己做成Blast数据库，典型的 命令如下：
也可以选择tblastn
作为演示， 我们这里选blastp
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分析过程（二）
3.填入序列（copy＋paste） Fasta格式，或者纯序列 4.选择搜索区域，这里我们要 搜索整个序列，不填 5.选择搜索数据库，这里我们 选nr(非冗余的蛋白序列库)。 是否搜索保守区域数据库 （cdd），蛋白序列搜索才有。 我们选上
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序列相似性比较和序列同源性分析
序列相似性比较： 就是将待研究序列与DNA或蛋白质序列库进行比较， 用于确定该序列的生物属性，也就是找出与此序列相似 的已知序列是什么。完成这一工作只需要使用两两序列 比较算法。常用的程序包有BLAST、FASTA等； 序列同源性分析： 是将待研究序列加入到一组与之同源，但来自不同物种 的序列中进行多序列同时比较，以确定该序列与其它序 列间的同源性大小。这是理论分析方法中最关键的一步。 完成这一工作必须使用多序列比较算法。常用的程序包 有CLUSTAL等； 6
第三章 生物序列的相似性搜索 －blast简介及其应用
内容提要
1.基本概念 相似性，同源性 2.Blast介绍 Blast资源和相关问题 3.Blast的应用 网络版，单机版 4.深入了解Blast(改进程序，算法基础) 5.其他的序列相似性搜索工具（fasta）
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1、生物序列的相似性
相似性(similarity)： 是指一种很直接的数量关系，比如部分 相同或相似的百分比或其它一些合适的度 量。比如说，A序列和B序列的相似性是 80％，或者4/5。这是个量化的关系。当 然可进行自身局部比较。
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NCBI提供的Blast服务
登陆ncbi的 blast主页
核酸序列
蛋白序列
翻译序列
底下有其他一些针对 特殊数据库的和查看 以往的比对结果等
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Blast任务提交表单（一）
1.序列信息部分
序列范围 （默认全部）
填入查询（query）的序列
选择搜索数据库 如果接受其他参数默认 设置，点击开始搜索
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单机版的Blast使用（四）
核酸序列： $ ./formatdb –i sequence.fa –p F –o T/F –n db_name 蛋白序列： $ ./formatdb –i sequence.fa –p T –o T/F –n db_name
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单机版的Blast使用（五）
4.执行Blast比对 获得了单机版的Blast程序，解压开以后， 如果有了相应的数据库（db），那么就可 以开始执行Blast分析了。 单机版的Blast程序包，把基本的blast分析， 包括blastn，blastp，blastx等都整合到了 blastall一个程序里面。
筛选结果
其他一些显示格式参数 点击开始搜索
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提交任务
返回查询号（request id）
修改完显示格式后点 击进入结果界面
可以修改显示结果格式
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结果页面（一）
图形示意结果
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结果页面（二）
匹配情况，分值，E值
目标序列描述部分
带有genbank的链接，点击可以进入 相应的genbank序列
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Blast程序评价序列相似性的两个数据
Score：使用打分矩阵对匹配的片段进行打分，这 是对各对氨基酸残基（或碱基）打分求和的结果， 一般来说，匹配片段越长、 相似性越高则Score 值越大。 E value:在相同长度的情况下，两个氨基酸残基 （或碱基）随机排列的序列进行打分后得到上述 Score值的概率的大小。E值越小表示随机情况下 得到该Score值的可能性越低。
结果页面（三）
详细的比对上的序列的排列情况
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一个具体的例子（blastp，蛋白 质序列相似性搜索程序）
假设以下为一未知蛋白序列
>query_seq MSDNGPQSNQRSAPRITFGGPTDSTDNNQNGGRNGARPKQRRPQGLPNNTASWFT ALTQHGKEELRFPRGQGVPINTNSGPDDQIGYYRRATRRVRGGDGKMKELSPRW YFYYLGTGPEASLPYGANKEGIVWVATEGALNTPKDHIGTRNPNNNAATVLQLPQ GTTLPKGFYAEGSRGGSQASSRSSSRSRGNSRNSTPGSSRGNSPARMASGGGETAL ALLLLDRLNQLESKVSGKGQQQQGQTVTKKSAAEASKKPRQKRTATKQYNVTQA FGRRGPEQTQGNFGDQDLIRQGTDYKHWPQIAQFAPSASAFFGMSRIGMEVTPSGT WLTYHGAIKLDDKDPQFKDNVILLNKHIDAYKTFPPTEPKKDKKKKTDEAQPLPQ RQKKQPTVTLLPAADMDDFSRQLQNSMSGASADST QA
我们通过blast搜索来获取一些这个序列 的信息。
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具体步骤
1.登陆blast主页 /BLAST/ 2.根据数据类型，选择合适的程序 3.填写表单信息 4.提交任务 5.查看和分析结果
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分析过程（一）
1.登陆ncbi的blast主页 2.选择程序，因为 查询序列是蛋白序 列可以选择blastp， 点击进入
ftp:///blast/ (单机版)
2.其他站点：
/blast/ /ncbi_blast.html /blast/（果蝇）
Blast简介（一）
BLAST 是由美国国立生物技术信息 中心（NCBI）开发的一个基于序列 相似性的数据库搜索程序。 BLAST是“局部相似性基本查询工 具”(Basic Local Alignment Search Tool)的 缩写。
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Blast简介（二）
Blast 是一个序列相似性搜索的程序包， 其中包含了很多个独立的程序，这些程序 是根据查询的对象和数据库的不同来定义 的。比如说查询的序列为核酸，查询数据 库亦为核酸序列数据库，那么就应该选择 blastn程序（n表示nucleotide 核苷酸）。 下表列出了主要的blast程序。
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单机版的Blast使用（六）
以下是一个典型的blastn分析命令： (待分析序列seq.fa，数据库nt_db) $./blastall –p blastn –i seq.fa -d nt_db –w 7 –e 10 – o
程序名 输入 数据库 窗口 e值 输出
seq.blastn.out 该命令的意思是，对seq.fa文件中的核酸序列对 nt_db数据库执行blastn搜索，窗口大小是7，e 值限制是10，输出的结果保存到文件 seq.blastn.out 中。
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Blast相关的问题
w 怎么获得blast服务,如何使用？ w 为什么使用blast，可以获得什么样的信息？ w 其他问题：实际使用时选择哪种方式（网 络，本地化），参数的选择，结果的解 释…
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Blast资源
1.NCBI主站点： /Blast.cgi /(网络版)
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下载正确的Blast程序包
blast:在本地运行的blast程序包 wwwblast:在本地服务器建立blast服务
的网站
netblast:blast的客户端程序，直接链接
至NCBI的BLAST服务器，使用BLAST 服务，不需浏览器。
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下载正确的Blast程序包
Blast程序包的名字上还包括了该程序包运行的硬 件和操作系统环境： 操作系统 硬件环境（CPU） linux sparc macox powerPC solaris ia32 irix ia64 aix amd64 hpux mips freebsd alpha win32
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主要的blast程序
程序名 Blastn Blastp Blastx Tblastn TBlastx 查询序列 核酸 蛋白质 核酸 蛋白质 核酸 数据库 核酸 蛋白质 蛋白质 核酸 核酸 搜索方法 核酸序列搜索逐一核酸数据库中的序列 蛋白质序列搜索逐一蛋白质数据库中的序 列 核酸序列6框翻译成蛋白质序列后和蛋白质 数据库中的序列逐一搜索。 蛋白质序列和核酸数据库中的核酸序列6框 翻译后的蛋白质序列逐一比对。 核酸序列6框翻译成蛋白质序列，再和核酸 数据库中的核酸序列6框翻译成的蛋白 质序列逐一进行比对。