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多序列比对   (Multiple Alignments) 我们为什么做多序列比对? 我们为什么做多序列比对? 多序列比对与进化研究例子 一个多序列比对例子 多序列比对方法 多序列比对总体思路 在多序列比对前要考虑的问题 全局序列比对 动态规划算法 (Dynamic Programming Algorithm) 分而治之方法 (Divide and Conquer Methods) SP方法 (Sum of Pairs Methods) 累进方法 (Progressive Methods) 迭代方法 (Iterative Methods) 遗传算法 (Genetic Algorithms) 动态规划算法(Dynamic Programming) 多维的动态规划算法 分而治之方法 So in effect … SP(Sum of Pairs)方法 为了找到最佳比对，并解决动态规则算法的计算复杂问题，Carrillo Lipman (1988)发明了SP(Sum of Pairs)方法 SP方法通过对一个随机数据矩阵中氨基酸对的所有可能组合的记分求和来获得矩阵记分 SP 方法例子 累进算法(Progressive Methods) 针对基于动态规划算法的MSA程序比对序列数目有限， Feng Doolittle(1987)发明了累进算法 CLUSTAL 和 PILEUP 是目前常用的基于累进算法的比对软件 CLUSTAL 是免费软件,目前应用非常广泛 http://www-igbmc.u-strasbg.fr/BioInfo/ClustalX/Top.html 累进算法原理 一般累进比对方法 果仁糖累进方法(Praline progressive strategy) 累进算法的一些问题 比对的准确性高度依赖于开始选择的双序列比对 序列关系越远发生的错误可能越高 选择合适的打分矩阵和罚分准则较困难 ClLUSTALW/X简介 ClLUSTAL最初初由Higgins等于1988年创立并不断完善 用来多序列比对、概形(Profile)分析和创建进化树 ClLUSTAL分为ClLUSTALW和CLUSTALX两种类型 ClLUSTAL有用于WINDOWS和UNIX/LINUX的各种版本 CLUSTALW CLUSTALW CLUSTALW ClustalW ClustalX介绍 ClustalX介绍 ClustalX介绍 ClustalX介绍 ClustalX介绍 Example PILEUP PILEUP是GCG(Genetics Computer Group)软件包中的MSA分析工具 与CLUSTAL一样使用累进式整体比对方法(Progressive Global Alignment) PILEUP开始的双序列比对使用Needleman-Wunsch动态规划算法，所以是全局序列比对，善于比较相似度较高的序列 Output of Pileup Output of Pileup ClUSTAL和PILEUP存在的问题 迭代方法 (Iterative Methods) 局部序列比对 局部比对(Local Alignment)方法能够确定序列中高度保守的区域 概形分析 (Profile Analysis) 区块分析 (Block Analysis) 概形分析 (Profile Analysis) 通过对一组序列进行整体MSA分析，把其中高度保守的区域提出分成小的MSA 这些小的MSA根据其序列与结构的比对得到一个记分矩阵 根据这个矩阵列出每个位置上的残基分数，称为位置特异记分表(Position Specific Scoring Table)或概形(Profile) 概形(Profile)类似于一个小的MSA，包括匹配、错配、插入和缺失 概形分析 (Profile Analysis) 不同物种HSP70蛋白的profile图 用CLUSTALX进行Profile比对 区块分析 MSA中的统计学方法(Statistical Methods） 最大期望运算法则 用来从未比对的蛋白序列中寻找保守功能域 从DNA序列中找蛋白质结合位点 通过EM算法找到的这些模体(Motif)允许空位的存在 MEME(Multiple EM for Motif Elicitation) MEME程序是由加州大学san Diego 分校的超级计算中心所创立 MEME的三种模体(Motif)模型： OOPS－每条序列中预期出现一次motif ZOOPS－每条序列出现零次或一次motif TCM－每条序列中出现任意次数的motif 基于Web的MEME软件 在线MEME