6 Unterschied zwischen paarweiser und mehrfacher Sequenzausrichtung

Was ist eine paarweise Sequenzausrichtung?

Pairwise Alignment ist eines der grundlegendsten Werkzeuge der Bioinformatik und untermauert eine Vielzahl anderer, komplexerer Annotationsmethoden. Das Ziel der paarweisen Sequenzausrichtung besteht darin, eine Entsprechung zwischen den Elementen in einem Sequenzpaar herzustellen, die eine gemeinsame Eigenschaft haben, wie beispielsweise eine gemeinsame Abstammung oder eine gemeinsame strukturelle oder funktionelle Rolle. In der Computerbiologie handelt es sich bei den betrachteten Sequenzen typischerweise um Nukleinsäure- oder Aminosäurepolymere.

Was Sie über die paarweise Sequenzausrichtung wissen müssen

• Ein Alignment-Verfahren, das zwei biologische Sequenzen von entweder Protein, DNA oder RNA vergleicht.
• Paarweise Ausrichtungen können allgemein als globale oder lokale Ausrichtungsverfahren kategorisiert werden.
• Es wird ein vergleichsweise einfacher Algorithmus verwendet.
• Eine allgemeine globale Ausrichtungstechnik ist der Needleman-Wunsch-Algorithmus. Ein allgemeines lokales Ausrichtungsverfahren ist der Smith-Waterman-Algorithmus.
• Anwendungen: a) In erster Linie um konservierte Regionen zwischen den beiden Sequenzen herauszufinden. b) Ähnlichkeitsrecherchen in einer Datenbank.
• Beispiele für paarweise Ausrichtungswerkzeuge: LALIGN, BLAST, EMBOSS Needle; EMBOSS Wasser

Was ist Multiple Sequence Alignment?

Multiple Sequence Alignment ist ein Werkzeug, das verwendet wird, um eng verwandte Gene oder Proteine ​​zu untersuchen, um die evolutionäre Beziehung zwischen Genen zu finden und gemeinsame Muster zwischen funktionell oder strukturell verwandten Genen zu identifizieren. Aus dem resultierenden MSA kann auf Sequenzhomologie geschlossen und eine phylogenetische Analyse durchgeführt werden, um den gemeinsamen evolutionären Ursprung der Sequenzen zu beurteilen.

Mehrfachsequenz-Alignment wird oft verwendet, um die Sequenzkonservierung von Proteindomänen, Tertiär- und Sekundärstrukturen und sogar einzelnen Aminosäuren oder Nukleotiden zu beurteilen.

MSAs erfordern ausgefeiltere Methoden als die paarweise Ausrichtung, da sie rechentechnisch komplexer sind. Die meisten Programme zur Ausrichtung mehrerer Sequenzen verwenden eher heuristische Verfahren als eine globale Optimierung, da das Identifizieren der optimalen Ausrichtung zwischen mehr als einigen wenigen Sequenzen mäßiger Länge unverhältnismäßig teuer ist.  

Was Sie über die Ausrichtung mehrerer Sequenzen wissen müssen

• Ein Alignment-Verfahren, das drei oder mehr biologische Sequenzen von Protein, DNA oder RNA vergleicht.
• MSA ist im Allgemeinen ein globales multiples Sequenz-Alignment.
• Es wird ein komplexer ausgeklügelter Algorithmus verwendet.
• Es wird eine Technik verwendet, die als progressives Ausrichtungsverfahren bezeichnet wird. Bei diesem Ansatz wird ein paarweiser Ausrichtungsalgorithmus iterativ verwendet, um zuerst das am engsten verwandte Paar von Sequenzen auszurichten, dann das diesem Paar am nächsten ähnliche und so weiter.
• Anwendungen: a) Zum Nachweis von Variabilitäts- oder Konservierungsregionen in einer Proteinfamilie; b) Phylogenetische Analyse (Ableitung eines Baumes, Schätzung der Substitutionsraten usw.); c) Nachweis der Homologie zwischen einem neu sequenzierten Gen und einer existierenden Genfamilie, Vorhersage der Proteinstruktur; d) Nachweis von Homologie in Multigenfamilien.
• Beispiele für Werkzeuge zur Ausrichtung mehrerer Sequenzen: MUSCLE; T-Kaffee; MAFFT; CLUSTALW.

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Unterschied zwischen paarweiser und multipler Sequenzausrichtung in Tabellenform