多序列比对的原理以及clustal在多序列比对中的应用.ppt

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1、多序列比对的原理以及 clustal在多序列比对中的 应用 中山大学生科院 2003年10月 茅 仟 美 炙 攒 肮 目 浦 巳 络 昏 规 攫 涤 囤 睬 念 攀 膊 慷 鹤 今 币 驳 坯 母 绣 蜂 茵 洼 溉 患 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 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 惯 狼 撤 彩 米 血 钎 骗 农 仓

2、糟 篮 延 嘛 煌 赢 整 秸 瞅 厉 衅 叙 法 幅 盔 朗 肝 疽 涵 圃 味 怠 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 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

3、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； 瀑 歪 汐 男 胺 你 撩 损 霄 案 错 入 阮 嵌 妈 帮 迹 凰 下 辽 馈 拐 瓜 幌 扼 呀 溃 疯 柞 产 藕 埠 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多序列比对的意义 用于描述一组序列之间的相似性关系， 以

4、便了解一个基因家族的基本特征，寻找 motif，保守区域等。 用于描述一个同源基因之间的亲缘关系 的远近，应用到分子进化分析中。 其他应用，如构建profile，打分矩阵等 。 酸 囤 汀 编 石 窝 又 宠 疽 谅 菜 胀 褥 见 简 敦 喉 缎 照 概 渝 违 惋 舍 表 贩 详 斩 歪 镑 栓 宽 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 同源性分析中常常要通过多序列比对来 找出序列之间的相互关系，和blast的局部

5、 匹配搜索不同，多序列比对大多都是采用 全局比对的算法。这样对于采用计算机程 序的自动多序列比对是一个非常复杂且耗 时的过程，特别是序列数目多，且序列长 的情况下。 多序列比对的方法 潍 穿 涛 稍 佑 幻 姻 滁 峪 啡 烷 锤 口 诗 寨 限 缘 趾 汀 骗 加 扮 拳 药 瘤 祝 奉 晓 膀 酞 幸 孺 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多序列比对的方法 基本上多序列比对可以分为 1.手工比对（辅助编辑软件如

6、bioedit， seaview，Genedoc等） 通过辅助软件的不同颜色显示不同残基，靠分 析者的观察来改变比对的状态。 2.计算机程序自动比对 通过特定的算法（如同步法，渐进法等），由 计算机程序自动搜索最佳的多序列比对状态。 巨 奏 驯 焚 缴 幕 专 豆 况 焕 炮 商 腰 胳 卷 势 鄂 距 蕊 拌 悲 玩 狂 澈 腮 初 祸 苗 把 域 峙 挂 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 自动多序列比对的算法

7、1.同步法 将序列两两比对时的二维动态规划矩阵 扩展到三维矩阵。即用矩阵的维数来反映 比对的序列数目。这种方法的计算量很大 ，对于计算机系统的资源要求比较高，一 般只有在进行少数的较短的序列的比对的 时候才会用到这个方法。 娃 罗 枕 贵 骏 闯 温 晒 椭 摔 堕 漏 傈 厚 惶 奸 展 苞 实 钝 诗 十 藤 篙 干 靖 艺 屈 访 果 排 趋 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 自动多序列比对的算法 2.步进法

8、 最常见的就是clustal所采用的方法。 其基本思想就是基于相似序列通常具有 进化相关性的这一假设。 土 貉 结 且 捆 茎 唇 绢 污 沈 厂 悦 衰 谓 妆 郴 沛 滥 姐 加 扬 鸯 酚 阴 啄 各 豌 羞 栗 鸭 占 哦 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 Clustal的渐进比对过程 在比对过程中，先对所有的序列进行 两两比对并计算它们相似性分值，然后根 据相似性分值将它们分成若干组，并在每 组之间进行比

9、对，计算相似性分值。根据 相似性分值继续分组比对，直到得到最终 比对结果。在比对过程中，相似性程度较 高的序列先进行比对而距离较远的序列添 加在后面。 专 哪 印 氓 吉 肮 宫 懂 夫 甲 庄 蓬 早 帐 摇 窃 毁 鞋 拔 剥 园 禽 苏 两 提 揣 做 鬼 培 庐 拨 毒 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多序列比对工具 clustalX Clustal是一个单机版的基于渐进比对的 多序列比对工具，由Higg

10、ins D.G. 等开发 。有应用于多种操作系统平台的版本，包 括linux版，DOS版的clustlw，windows版 本的clustalx等。 摘 洽 车 还 厌 粹 蓬 干 姿 泽 抬 摈 治 忌 抛 码 鼎 扮 孪 熄 杯 别 仰 夫 恼 丈 蓝 硫 侧 壁 则 透 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 Clustal简介 CLUSTAL是一种渐进的比对方法，先将 多个序列两两比对构建距离矩阵，反应序 列之间

11、两两关系；然后根据距离矩阵计算 产生系统进化指导树，对关系密切的序列 进行加权；然后从最紧密的两条序列开始 ，逐步引入临近的序列并不断重新构建比 对，直到所有序列都被加入为止。 庄 骇 乐 央 鸡 吕 唆 烷 钝 韵 述 型 银 畏 萍 隧 钧 仓 钦 煌 啄 藻 稼 岂 斩 唯 遏 胆 娟 竿 胸 梗 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 Clustalx的工作界面 （多序列比对模式） 妇 奈 惺 窒 孙 阎 辈 拨

12、 簧 整 嗓 岿 僧 岁 敛 动 侩 捎 裤 拨 巧 巫 框 洋 三 纪 臻 炔 兆 亦 尾 毙 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 Clustalx的工作界面 （剖面(profile)比对模式） 梳 陡 朴 俗 框 镜 混 畦 柬 短 毅 杠 肥 软 遗 磺 扛 遭 俗 姬 兼 厂 颗 袁 癌 菌 白 甥 略 搏 镇 烃 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中

13、 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 Clustal的工作原理 Clustal输入多个序列 快速的序列两两比对，计算序列间的 距离，获得一个距离矩阵。 邻接法(NJ)构建一个树（引导树） 根据引导树，渐进比对多个序列。 曲 绚 域 插 锚 董 犬 轨 盼 翔 绷 漓 鳃 府 某 凳 蔼 檬 乞 巩 佰 脉 列 娇 几 剖 阐 侄 皮 砾 渗 讣 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t

14、a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 Clustal的应用 1.输入输出格式。 输入序列的格式比较灵活，可以是前面介绍过的 FASTA格式，还可以是PIR、SWISS-PROT、 GDE、Clustal、GCG/MSF、RSF等格式。 输出格式也可以选择，有ALN、GCG、PHYLIP 和NEXUS等，用户可以根据自己的需要选择合 适的输出格式。 咒 囱 孰 亨 恨 推 酉 精 弱 押 摄 睛 倒 友 良 末 腊 帚 匡 艘 磅 非 钢 溅 式 芥 躇 矢 溅 颗 枣 裹 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多

15、序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 2.两种工作模式。 a.多序列比对模式。 b.剖面(profile)比对模式。 3.一个实际的例子。 Clustal的应用 耐 周 鸡 淬 揖 薯 启 德 驾 滩 右 屏 峻 橇 膀 震 坠 档 请 斑 魄 高 簧 馆 奴 星 浸 傈 咱 唤 瞄 塔 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多序列比对实例 输入文件的格

16、式(fasta)： KCC2_YEAST NYIFGRTLGAGSFGVVRQARKLSTN DMK_HUMAN DFEILKVIGRGAFSEVAVVKMKQTGQVYAMKIMNK. KPRO_MAIZE TRKFKVELGRGESGTVYKGVLEDDRHVAVKKLEN DAF1_CAEEL QIRLTGRVGSGRFGNVSRGDYRGEAVAVKVFNALD 1CSN HYKVGRRIGEGSFGVIFEGTNLLNN 哆 揍 胚 烷 妇 哄 披 阎 燥 耶 骤 滋 你 究 良 裙 蚀 涸 芹 宁 普 碾 束 膛 疙 搂 莹 捌 氏 葛 计 进 多 序 列 比 对 的 原 理 以

17、及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 第一步：输入序列文件。 恕 部 思 准 捡 婆 钩 凶 坐 篡 颜 孔 夫 萤 肋 吮 关 催 移 索 询 停 能 锻 溯 铱 烩 喘 任 殿 栗 赞 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 第二步：设定比对的一些参数。 镀 掇 钞 特 怀 相

18、 忻 舱 糖 黎 心 佑 命 材 厚 鸣 憨 耀 滦 居 院 暴 陨 礁 乐 储 铆 央 嫩 董 忱 际 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 参数设定窗口。 损 冷 柠 炒 斌 延 届 去 呻 肘 臀 芦 恭 瑞 椒 霖 肇 喀 摆 嗡 闽 鬃 痪 零 矮 媒 拒 舜 拷 檬 痉 译 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原

19、 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 第三步：开始序列比对。 粮 氰 勒 堡 币 割 娘 续 甚 训 萎 缚 颖 抒 稻 掣 辈 伐 提 际 菜 吼 馏 陶 迷 兴 枯 奔 焙 叶 岳 藻 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 龙 峡 书 根 乔 稻 幽 英 锚 肛 妮 移 刁 八 效 沛 乓 劳 衬 鱼 津 尹 缅 垒 筐 坞 淳 龟 衬 逢 午 狄 多 序 列 比 对 的

20、 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 第四步：比对完成，选择保存结果文件的格式 仪 温 秩 元 秆 很 萧 匀 旅 雏 兼 啥 卉 夸 脯 肿 屠 川 芝 他 辙 琴 藏 俺 络 寄 税 腑 嫌 怖 背 萤 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 凄 邮 项 氯 爽

21、边 担 垛 瘸 核 凶 宰 迭 既 卓 斟 涡 迸 讨 垒 霍 苏 翟 足 久 填 账 稽 尉 柬 磨 亮 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 在线的clustalw分析 1.EBI提供的在线clustalw服务 http:/www.ebi.ac.uk/clustalw/ 2.我们构建的在线clustalw服务 明 掠 棕 洲 纤 裹 菜 膀 殖 叛 委 馆 珊 唬 振 灵 扬 衙 哉 练 习 吩 棋 哀 怯 整 臣

22、 亮 遂 鱼 进 网 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 EBI提供 的在线 Clustalw 服务 巴 刀 容 智 渭 挖 肘 出 憾 僚 蕴 苏 牢 霜 输 责 粮 农 入 龙 怯 鸽 祈 奎 妄 漏 牧 痹 现 协 烛 庭 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列

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24、馅 恩 恿 磷 滓 臂 瑟 辖 恭 扰 关 捶 铝 绢 衫 呜 巨 笨 宦 橙 义 悬 组 泰 内 厉 顿 谐 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 实际操作 使用clustalx程序，对给定的多序列，选 择合适的参数，进行多序列比对，输出结 果文件维phylip格式。 相同的文件，使用ebi和我们提供的在线 服务，进行多序列比对。 对上述计算机程序比对的结果进行手工 改动（bioedit，seaview），使得多序列 比对结果跟符合要求。 绢 屑 枉 斡 丧 任 减 缠 网 婿 庇 宁 野 键 拟 冯 潭 惶 鳃 盂 交 渭 盔 省 屏 圃 珠 诊 碱 磷 请 谤 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用 多 序 列 比 对 的 原 理 以 及 c l u s t a l 在 多 序 列 比 对 中 的 应 用