BLAST-Algorithmus
BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) ist der Überbegriff für eine Sammlung der am meisten genutzen Tools zur Sequenzanalyse weltweit und wird vom National Center for Biotechnology Information betrieben. Prinzipiell geht es darum, experimentell ermittelte Sequenzen mit bereits in den BLAST-Datenbanken vorhandenen abzugleichen. Eine Suche in der Datenbank erfolgt entweder über ein Webinterface oder mit Hilfe von verschiedenen Stand-Alone-Programmen, die lokal installiert werden können.
Funktionsweise
Die Idee des Algorithmus basiert auf der Wahrscheinlichkeit, dass Alignments mit vielen Treffern kurze Stücke von großer Identität besitzen. Diese Teilstücke werden dann während der Suche nach besseren und längeren Alignments weiter vergrößert.
Indem diese Segmente kurzgehalten werden, ist es möglich, die Abfragesequenz vor einer Suche zu bearbeiten und eine Tabelle aller möglichen Teilstücke mit ihrem Ursprung in der Originalsequenz vorzuhalten.
Dabei stellt der Algorithmus eine Liste aller benachbarten Worte fester Länge auf, die einen Treffer auf der Abfragesequenz mit einem höheren Scoring als ein zu wählender Parameter erzeugen würden. Anschliessend wird die Zieldatenbank nach Worten in dieser Liste abgefragt und die gefundenen Treffer erweitert, um mögliche maximale zusammenhängende Treffer in beiden Richtungen zu finden.
Die Hauptanwendung von BLAST ist die Suche nach paralogen und orthologen Genen und Proteinen innerhalb eines oder mehrerer Organismen.
Siehe auch: Sequenzalignment
Suchmaschinen (Auswahl)
| Programm | Beschreibung |
| blastp | Vergleicht eine Aminosäuresequenz gegen eine Proteinsequenzdatenbank |
| blastn | Vergleicht eine Nukleotidsequenz gegen eine Nukleotidsequenzdatenbank |
| blastx | Vergleicht eine Nukleotidsequenz (in allen Leserastern translatiert) gegen eine Proteindatenbank
Man kann diese Möglichkeit nutzen, um eine mögliche Translation einer unbekannten Nukleotidsequenz zu finden. |
| tblastn | Vergleicht eine Proteinsequenz gegen eine Nukleotiddatenbank (dynamisch in allen Leserastern translatiert) |
| tblastx | Vergleicht die six-frame-Translation einer Nukleotidsequenz gegen die six-frame-Translationen einer Nukleotidsequenzdatenbank.
tblastx kann nicht mit der Nukleotiddatenbank auf der BLAST Webseite verwendet werden, da sie technisch sehr aufwändig ist! |
| megablast | megablast wird empfohlen zur Suche von identischen Sequenzen zu einer eigenen Sequenz. megablast wurde speziell erstellt, um besonders lange Sequenzen mit vorhandenen Gegenstücken aus der Datenbank abzugleichen.
discontigous megablast wird empfohlen zur Suche nach Übereinstimmungen zwischen Sequenzen, die verteilt vorliegen, z.B. von verschiedenen Organismen stammen, und eine niedrige Übereinstimmungsrate haben. |
| cdart | cdart sucht Sequenzen mit einer möglichst identischen Anordnung von Proteindomänen unter Zuhilfenahme der CDD (=conserved domain)-Datenbank (Import von Übereinstimmungen aus SMART und Pfam) und vergleicht sie mit dem gesuchten Protein und dessen Domänen. |
Suchergebnisse
Die Homologie der bearbeiteten Suchsequenz wird Anhand von Score und E-Wert definiert.
Der Score ist eine quantitative Bewertung der Ähnlichkeit der Suchsequenz mit einer bekannten Sequenz (je höher, desto homologer).
Der E-Wert gibt an, mit welcher Wahrscheinlichkeit man Ergebnisse mit gleichem Score in einer Datenbank, in welcher sich zufällig generierte Sequenzen befinden, erzielen könnte (je kleiner, desto besser).
- Die Abkürzungen vor und innerhalb der Suchergebnisse bedeuten (Auswahl):
GenBank gi|gi-number|gb|accession|locus EMBL Data Library gi|gi-number|emb|accession|locus DDBJ, DNA Database of Japan gi|gi-number|dbj|accession|locus NCBI Reference Sequence gi|gi-number|ref|accession|locus SWISS-PROT gi|gi-number|sp|accession|name General database identifier gnl|database|identifier Local Sequence identifier lcl|identifier
Anm: Die gi-Nummer ist eine Abfolge von Ziffern, die einen Datenbankeintrag des NCBI markiert.
Literatur
- McGinnis S., & Madden T.L., (2004) BLAST: at the core of a powerful and diverse set of sequence analysis tools. Nucleic Acids Res. 32:W20-W25, [1]
- Altschul, Gish, Miller, et.al.(1990) Basic local alignment search tool. Journal of Molecular Biology 215. p. 403-410
- Altschul, S.F., Madden, T.L., Schdffer, A.A., Zhang, J., Zhang, Z., Miller, W. & Lipman, D.J. (1997) Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Res. 25:3389-3402. Medline
- Geer, L.Y., Domrachev, M., Lipman, D.J. & Bryant, S.H. (2002) CDART: Protein Homology by Domain Architecture Genome Res. 2002 12: 1619-1623 [2]
Weblinks
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