BLAST_核酸氨基酸序列相似性比较
序列比对基础与BLAST入门打分矩阵
LAAWAAAERDCRVSSFRVKENFDKARFSGTWYAMAKKDPE
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ALALTCGAQALIVT..QTMKGLDIQKVAGTWYSLAMAASD
1.极性中性氨基酸 （亲水，含羟基）
2.碱性氨基酸
alanine valine leucine isoleucine phenylalanine proline methionine
一个算法可能会有多种实现的方法。如果算法 的描述或定义明确，那么这些不同的实现方法， 即不同的程序应给出同样的结果。
二、打分矩阵( Scoring Matrix )简介
要对两个序列进行比对，必须首先打出其相似 性的定量分值,于是需要一个打分矩阵。
矩阵( Matrix ) ：是由m×n个数组成的一个m行 n列的矩形表格。
1、Dayhoff’s 可接受点突变数目（×10）
表示在所研究的同源 蛋白中，天冬氨酸被 谷氨酸替换，发生了 8310次
Dayhoff (1978)
2、氨基酸出现频率
Gly 8.9% Ala 8.7% Leu 8.5% Lys 8.1% Ser 7.0% Val 6.5% Thr 5.8% Pro 5.1% Glu 5.0% Asp 4.7%
甘氨酸 色氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 天冬酰氨 谷氨酰胺 苏氨酸
天冬氨酸 谷氨酸
精氨酸 组氨酸 赖氨酸
氨基酸分类
Ala Val Leu Ile Phe Pro Met
Gly Trp Ser Tyr Cys Asn Gln Thr
Asp Glu
Arg His Lys
A
V
L I
非极性疏水性
F
BLAST检索和比对
BLAST检索和比对Alignment: 序列比对。
将两个或多个序列排在一起，以达到最大一致性的过程（对于氨基酸序列是比较它们的保守性），这样可以评估序列间的相似性和同源性。
Algorithm: 算法。
在计算机程序中包含的一种固定过程。
Bioinformatics: 生物信息学。
一门结合生物技术和信息技术从而揭示生物学中新原理的科学。
Bit score: 二进制。
二进制值S＇源于统计性质被数量化的打分系统中产生的原始比对分数S。
由于二进制值相对于打分系统已经被标准化，它们常用于比较不同搜索之间的比对分数。
BLAST: 基本的局部相似性比对搜索工具。
在序列数据库中快速查找与给定序列具有最优局部对准结果的序列的一种序列比对算法。
初步搜索是对打分至少为T、长度为W的词进行的。
打分的过程是用一个替代矩阵对查询序列和该词作比较。
然后词长可以试着向两端伸长以获得一个超过阈值S的打分。
参数T反映了搜索的速度大小和敏感性。
可以参见BLAST的用户指南和BLAST使用指导来获得更详细的信息。
BLOSUM: 模块替换矩阵。
在替换矩阵中，每个位置的打分是在相关蛋白局部比对模块中观察到的替换的频率而获得的。
每个矩阵被修改成一个特殊的进化距离。
例如，在BLOSUM62矩阵中，是使用一致性不超过62%的序列进行配对来获得打分值的。
一致性大于62%的序列在配对时用单个序列表示，以避免过于强调密切相关的家族成员。
Conservation: 保守。
指氨基酸或DNA（普遍性较小）序列某个特殊位置上的改变，并不影响原始序列的物理化学性质。
Domain: 结构域。
蛋白质在折叠时与其他部分相独立的一个不连续的部分，它有着自己独特的功能。
DUST: 一个低复杂性区段过滤程序。
E value: E值。
期望值。
在一个数据库中所搜索到的打分值等于或大于S的不同比对的个数。
E值越低，表明该打分值的显著性越好。
Filtering: 过滤，也叫掩蔽（masking）。
序列比对BLAST案列分析
MRCLVVLLAA LALSQASGIT RIPLHKGKTL RKALKERGLL EDFLQRQQYA VSSKYSSLGK VAREPLTSYL DSQYFGKIYI
• 首选分析1),2)中的字母组成可知，1)为核酸序列， 2)为氨基酸序列；
• 其次根据个人喜好分别登陆NCBI，EMBL，DDBJ相 关位点进行序列比对（Blast）
最相似的5个发序布列人的默检认索核号酸序列比对 考入核酸序列
得分最高的序 列，最可能是 查询的序列的 全长，点击
DDBJ查询2）的结果
2）中序列是氨基酸序列，所以 选取Blastp进入蛋白质/氨基酸序该序列为chymosin凝乳酶的一部分 列比考对入界2面）中序列
NCBI
基因名称 拷贝1）中的序列粘贴到对话框
发布时间
核酸比对发布人员 蛋白质/氨基酸比对
匹配率最高最高 先做1）题选择核酸比对
最相似的序列检索号
2）
则2）中序列为Chymosin凝乳酶的一部分
对话框中考入2）中序列
核酸序列比对 蛋白质/氨基酸序列比对
2）中序列选择蛋白质/氨基酸比对
前两个匹配率相等， 名字相同，可任选一 个
序列比对BLAST案列分析
• 1）运用Blast工具检索一下序列的信息：基因名称、 发布时间、发布人员和与其最相似的5个序列的检 索号
atggggccaa gctactgctc tcctctcttc ctctgtctcc tgctgtgcgg gggcacggag ctgtgctgtg ccctgcctct gtggctcttg cccggtggaa ctgcgaaccc agtgacgtct • 2）综合运用BLAST方法检索以下信息属于什么基因
实验2 序列查询(Entrez)、BLAST序列相似性搜索
实验二：序列查询(Entrez)、BLAST序列相似性搜索实验目的：1.学会用Entrez系统查找目标序列2.学会使用BLAST在数据库中搜索相似序列3.学会分析数据库搜索结果实验内容：一、EntrezEntrez是一个由NCBI创建并维护的基于Web界面的综合生物信息数据库检索系统。
用户不仅可以方便地检索Genbank的核酸数据，还可以检索来自Genbank和其它数据库的蛋白质序列数据、基因组图谱数据、来自分子模型数据库(MMDB)的蛋白质三维结构数据、种群序列数据集、以及由PubMed获得Medline的文献数据。
网址：/Entrez/（或在NCBI主页默认All Databases时点击搜索框右边的Search进入）。
如Figure 2.1所示：Figure 2.1 entrez 检索系统子数据库点击搜索框右边的help按钮，即可进入Entrez帮助页面。
在搜索栏输入你要查找的关键词，点击“GO”即可开始搜索。
如果输入多个关键词，它们之间默认的是“与”（AND）的关系。
Ｔｉｐｓ：搜索的关键词可以是一个单词，短语，句子，数据库的识别号，基因名字等等，但必须明确，不能是“ｇｅｎｅ”， “ｐｒｏｔｅｉｎ”等没有明确指向的词语。
但“ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ”这样有一定范围的词是可以接受的。
可以用你感兴趣的领域的专业术语，也可以是非专业术语，比如：ｈ１ｎ１，ｌｕｎｇ ｃａｎｃｅｒ，ａｌｂｉｎｉｓｍ； ｓｕｂｔｉｌｉｓｍ， ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ， ｍｙｏｇｌｏｂｉｎ。
输入关键词，点击“GO”之后，每个数据库图标前方出现了数字,代表的是在相对应的数据库里搜索到的条目数。
点击进入对应的数据库，可以查看搜索到的条目。
如果在数据库图标前面为灰色，显示“none”,说明在对应的数据库里没有搜索到任何结果。
也可以直接通过NCBI任一页面上的搜索栏进行Entrez搜索。
点击“search”后面的下拉菜单，选择数据库，在下面的文本框里输入关键词，点击“Search”即可(Figure 2.2)。
BLAST序列相似性检索
BLAST序列相似性检索<zt>序列类似性检索就是将新测定的核酸或蛋白质序列对核酸或蛋白质序列数据库进行检索，找出与之相似的序列，从而评判新测定的序列是重复别人的工作，还是在前人的基础上有所创新，或是发现了新的序列。
现在用于序列类似性检索的软件很多，下面主要介绍GenBank的序列类似性检索工具棗BLAST。
1. BLAST简介BLAST是Basic Local Alignment Search Tool的英文缩写，意即碱基局部对准检索工具，是一种序列类似性检索工具。
它采用统计学记分系统，能将真正配对的序列同随机产生的干扰序列区别开来；同时采用启发式算法系统，即采用的是局部对准算法(Local Alignment Algorithm)，而不是全序列对准算法(Global Alignment Algorithm)。
全序列对准算法是在检索结果中两个被比较序列所有片断均类似；而局部对准算法是找出两个被比较序列的“最类似”片断，并得出可能只包含两个序列的某个部分的对准结果。
在BLAST的基础上，NCBI又开发了BLAST 2.0、Gapped BLAST和PSI-BLAST。
BLAST 2.0•是一种新的BLAST 检索工具，它对BLAST作了改进，运行速度更快，灵敏度更高，同时具有Gapped BLAST和PSI-BLAST两种软件的新功能。
Gapped BLAST允许在对准的序列中引入空位(•碱基缺失或插入)，引入“空位”(Gaps)意味着在比较两个相关序列时不会出现中断(Break)现象。
这些空位对准的记分系统更能反映相关序列的类似程度。
PSI-BLAST的全称是Position-Specific •Iterated BLAST，意即特殊位置重复BLAST，它提供了自动、易用的概貌(Profile)检索，是查找序列同源(Sequence Homologues)的有效方法。
目前，PSI-BLAST•仅用于比较蛋白质查询序列与蛋白质数据库中的序列的类似程度。
生物序列的同源性搜索-blast简介及其应用
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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；
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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。 下表列出了主
单机版Blast的基本操作过程 1.下载单机版的Blast程序
ftp:///blast/executables/ 目录下，下载对应的操作系统版本。
2.解压程序包(blast-2.28-ia32-linux.tar.gz) 命令是: $ tar zxvf blast-2.28-ia32-linux.tar.gz
2.Blast介绍 Blast资源和相关问题
Blast
－blast简介及其应用
生物一班 张强
114080101
背景介绍
生物序列的相似性
数量关系
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；
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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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Blast任务提交表单（二）
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
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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实验二_数据库相似性搜索与序列比对
实验二_数据库相似性搜索与序列比对实验二数据库相似性搜索与序列比对实验原理：数据库相似性搜索以两两序列比对为基础，将感兴趣的基因序列与序列数据库中的每个序列进行比较，鉴别出相似的序列。
搜索结果显示出与最佳匹配序列的对位排列及匹配记分。
序列数据库搜索对发现基因的功能非常有效。
fasta和blast是两个著名的用于数据库相似性搜索的软件包。
其中blast（basiclocala1ignmentsearchtool）基于局部比对的搜索工具，是一种启发式搜索算法服务软件，包括blastp，blastn，blastx，tblastn 和tblastx程序。
实验目的和要求：学习数据库相似性检索和序列比对的程序的使用，能够理解程序给出的结果，从中获取有关功能和结构的信息。
（1）要求学生使用所学的数据库检索方法检索数据库中的特定基因（2）掌握数据库相似性搜索工具blast的基本比对方法，参数设置及结果分析（3）掌握核酸和蛋白质序列的比对方法、参数设置和结果分析实验材料：未知核酸序列；未知氨基酸序列；SOD基因工具软件：（1）数据库检索工具Entrez一、利用blast中的special类下的aligntwosequences(bl2seq)比较人与老鼠的sod基因蛋白质序列的相似性程度（1）人类aab27818是通过NCBI 1的ntrez和小鼠3gtt_E的SOD基因氨基酸序列或登录号（SOD分为SOD1或SOD2等，检索时注意选择完全相同的SOD基因）搜索蛋白质数据库获得的。
（2）进入NCBI的blast网页，然后选择specializedlast下的align two sequences（bl2seq）程序来比较这两个序列（3）选择blastp子程序，将序列或登录号分别粘贴到序列框中（4）其他选项采用默认的设置，运行程序（5）分析结果，并回答以下问题NCBI的Entrez搜索中使用了哪些关键词？humanandsodmouseandsod人和小鼠SOD基因蛋白质序列的注册号是多少？人aab27818 1和鼠标3gtt_e两序列比对得到的一致性百分比和相似性百分比分别为多少？识别127/153（83%）阳性135/153（88%）两序列比对结果中哪些区域出现了gap?差距0/153（0%）二、利用specielizedblast的conserveddomain进行蛋白质保守结构域分析（1）进入ncbi的blast网页（2）选择specialize last to enter下的保守域超链接（3）在cazy数据库查找一个糖苷水解酶glycosidehydrolases（gh+学号），获得其蛋白质序列或蛋白质序列的genbank登录号aek59386.1（4）在保守域页面的输入框中输入糖苷水解酶的登录号或蛋白质（5），选择默认参数，点击提交进行提交分析（6）阅读得到的结果，点击各hit的超链接了解找到的结构域的功能（7）将结构域图形和表格记录在实验报告中三、利用blast在数据库中搜索不同物种的同源基因（1）利用文献检索工具检索clostridiumthermocellum嗜热梭菌与其纤维素降解功能相关的基因，例如糖苷水解酶glycosidehydrolases（gh+学号）或多糖裂解酶polysaccharidelyases(pls)或碳水化合物酯酶carbohydrateesterases(ces)等（2）利用ncbi的entrez检索该基因获得其核酸序列ab125373或者使用（2）中的蛋白质注册号通过NCBI数据库中的相关信息链接到核酸数据库，以获得基因的核酸注册号或序列（3）利用blastn进行数据库相似性搜索搜索其他微生物中的同源基因（4）分析blast结果，并回答以下问题检索获得基因名称是？chi19-1该基因的登录号是多少？ab125373进行blastn搜索的数据库选项为？nr请列出其他3-5种具有该基因及其同源基因的微生物的注册号？ap009493.1。
核酸氨基酸序列相似性比较
BLAST 核酸/氨基酸序列相似性比较Blast (Basic Local Alignment Search Tool)是一套在蛋白质数据库或DNA数据库中进行相似性比较的分析工具。
BLAST程序能迅速与公开数据库进行相似性序列比较。
BLA ST结果中的得分是对一种对相似性的统计说明。
BLAST 采用一种局部的算法获得两个序列中具有相似性的序列。
如果您想进一步了解B LAST算法，您可以参考NCBI的BLAST Course ，该页有BLAST算法的介绍。
BLAST的功能BLAST对一条或多条序列(可以是任何形式的序列)在一个或多个核酸或蛋白序列库中进行比对。
BLAST还能发现具有缺口的能比对上的序列。
BLAST是基于Altschul等人在J.Mol.Biol上发表的方法(J.Mol.Biol.215:403-410(1990)),在序列数据库中对查询序列进行同源性比对工作。
从最初的BLAST发展到现在NCBI提供的BLAST2.0,已将有缺口的比对序列也考虑在内了。
BLAST可处理任何数量的序列,包括蛋白序列和核算序列;也可选择多个数据库但数据库必须是同一类型的,即要么都是蛋白数据库要么都是核酸数据库。
所查询的序列和调用的数据库则可以是任何形式的组合,既可以是核酸序列到蛋白库中作查询,也可以是蛋白序列到蛋白库中作查询,反之亦然。
BLAST包含的程序：1、BLASTP是蛋白序列到蛋白库中的一种查询。
库中存在的每条已知序列将逐一地同每条所查序列作一对一的序列比对。
2、BLASTX是核酸序列到蛋白库中的一种查询。
先将核酸序列翻译成蛋白序列（一条核酸序列会被翻译成可能的六条蛋白），再对每一条作一对一的蛋白序列比对。
3、BLASTN是核酸序列到核酸库中的一种查询。
库中存在的每条已知序列都将同所查序列作一对一地核酸序列比对。
4、TBLASTN是蛋白序列到核酸库中的一种查询。
与BLASTX相反，它是将库中的核酸序列翻译成蛋白序列，再同所查序列作蛋白与蛋白的比对。
生物序列的相似性搜索_blast简介和应用
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
3
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.
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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单机版的Blast使用〔三
3.获取Blast数据库 a.直接从ncbi下载
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：
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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.
实验六序列相似性的比对和搜索
实验六序列相似性的比对和搜索一、实验目的1．能够熟练使用NCBI网站的BLAST系列工具，通过NCBI中的BLAST功能，对所提供的基因组序列或蛋白质序列进行相似性比对，找到在GenBank中与之相似的序列，推测所比对序列的功能。
2．能够熟练掌握用Clustalx软件进行双序列和多序列比对。
3．学会使用EMBL上的Clustalw工具进行比对。
二、实验内容及操作步骤（一）BLAST的使用1．Blastn：进入NCBI主页下载关于AY125911、AF513548、AF525146、AF492473、AY497910、AY497911等核酸序列或其它你感兴趣的核酸序列（Fasta格式）。
1)进入/BLAST/；2)选择Nucleotide→Nucleotide-nucleotide BLAST (blastn)进行核酸相似性数据库搜索；3)在search对话框中粘贴入下载的相关核酸序列(Fasta格式)；4)调整各参数值，直到获得最佳比对；5)点击进行比对；6)点击Format!对结果进行格式化，可在下面的选项中自行设计结果的显示方式；7)查看比对结果，看在数据库中找到的序列与你的序列是否相似或相同。
2．Blastp：进入NCBI主页下载某一蛋白质序列(Fasta格式)，如cytochrome oxidase, peroxidase, SOD (Superoxide Dimutase)。
1)选择Protein→Protein-protein BLAST (blastp)进行蛋白质相似性数据库搜索；2)在search对话框中粘贴入下载的蛋白质序列(Fasta格式)；3)调整各参数值，直到获得最佳比对；4)点击进行比对；5)点击Format!对结果进行格式化，可自行设计结果的显示方式；6)查看比对结果，看在数据库中找到的序列与你的序列是否相似或相同。
3．Bl2seq：进入NCBI主页下载某两条核酸或蛋白质序列(Fasta格式)1)进入/BLAST/；2)点击Special目录下的Align two sequences (bl2seq)；3)将两条序列分别输入Sequence 1和Sequence 1区域；4)点Align进行比对；5)根据结果查看bl2seq是否允许插入空位。
网页方式下利用BLAST 程序进行基因／蛋白质序列比对
美国国家生物技术信息中心(National Center of Biotechology Information ,NCBI) 充分利用Internet ,为用户提供了丰富的生物信息资源。
NCBI 的BLAST 程序是进行核酸序列和蛋白质序列相似性比较的优秀工具。
1 BLAST简介NCBIBLAST(Basic Local Alignment Search Tool ,局部对比基本检索工具) 是将核酸序列或蛋白质序列与可用的序列数据库进行相似性比较的一系列程序。
其核心是程序BLAST210。
BLAST是一个寻找序列间具有相似性的区段,进而比较它们之间结构和功能的工具,而不是仅仅比较整个序列的同源性。
BLAST的应用范围相当广泛,适用于核酸或蛋白质序列与可用的序列数据库之间的比较,也可用于几个序列间的比较:核酸- 核酸、核酸- 蛋白质、蛋白质- 蛋白质之间。
NCBI 的BLAST 提供了网页、电子邮件以及FTP 三种方式进行序列分析,使用十分方便。
2 各种BLAST介绍BLAST经过不断发展完善,有以下几种类型:1 Nucleotide BLASTNucleotide BLAST是输入核酸序列,用这些序列与其它核酸序列比较。
2.1.1 Standard nucleotide - nucleotide BLAST(标准核酸- 核酸BLAST):以三种格式(FASTA 格式、GenBank Accession 编码或GI编码) 的核酸序列与NCBI 核酸序列数据库作比较。
2.1.2 MEGABLAST:该程序使用“模糊算法”加快了比较速度,可以用于快速比较两大系列序列。
2.1.3 Search for short , nearly exact sequences (近似的短序列检索) :该检索和带有默认参数的Standard nucleotide - nucleotideBLAST很相似,是以短序列进行检索。
blastp的工作原理
blastp的工作原理blastp是一种常用的蛋白质序列比对工具，它通过比较两个或多个蛋白质序列的相似性来推断它们的结构和功能。
blastp工作原理基于蛋白质序列的比对和评分，通过计算得分来确定序列间的相似性程度。
blastp使用的是基于Smith-Waterman算法的局部序列比对方法。
它将待比对的蛋白质序列与数据库中的蛋白质序列进行比对，找出最相似的序列并计算得分。
blastp的工作流程可以分为以下几个步骤：1. 数据库构建：blastp首先需要构建一个蛋白质序列数据库。
这个数据库包含了大量的蛋白质序列信息，可以来自公共数据库如NCBI 的nr数据库，也可以是用户自己构建的数据库。
2. 查询序列准备：用户需要提供一个待比对的蛋白质序列作为查询序列。
这个序列可以是已知的蛋白质序列，也可以是从实验数据中得到的新序列。
3. 序列比对：blastp将查询序列与数据库中的蛋白质序列进行比对。
比对的过程主要涉及两个方面：序列相似性的评分和序列比对的搜索算法。
- 序列相似性评分：blastp使用一种称为BLOSUM矩阵的评分系统，根据氨基酸的相似性和替代频率来给每个位置的匹配打分。
得分越高表示两个氨基酸在该位置上的相似性越高。
- 搜索算法：blastp使用的搜索算法是基于Smith-Waterman算法的局部比对。
它通过比对序列中的各个片段来找到相似性最高的片段，并计算得分。
该算法可以在较短的时间内找到最佳的局部比对结果。
4. 结果解释：blastp输出比对结果，包括比对得分、匹配位置、相似性等信息。
用户可以根据这些结果来推断蛋白质的结构和功能。
此外，blastp还提供了一些可视化工具和统计信息，帮助用户更好地理解比对结果。
blastp的工作原理使得它在蛋白质序列比对领域得到了广泛的应用。
通过比对不同物种的蛋白质序列，可以推断它们的进化关系和功能差异；通过比对同一物种中不同个体的蛋白质序列，可以发现个体间的遗传差异；通过比对已知结构和功能的蛋白质序列，可以预测新序列的结构和功能。
blast序列比对
Blast序列比对概述Blast（Basic Local Alignment Search Tool）是一种常用的序列比对算法，用于在数据库中查找与输入序列具有相似性的序列。
原理Blast算法基于局部序列比对的思想，通过计算相似性分数和期望值来评估输入序列和数据库中序列的相似程度。
Blast算法的主要步骤包括： 1. 建立序列数据库：将数据库中的序列按照一定的规则进行预处理，以提高比对的效率。
2. 构建查询序列：将输入序列转化为符号序列，并进行预处理。
3. 搜索匹配序列：使用快速搜索算法，在数据库中查找与查询序列相似的序列片段。
4. 扩展匹配序列：通过比对匹配序列和查询序列的局部区域，扩展匹配序列的范围。
5. 评估比对结果：根据比对序列的相似性和期望值，评估比对结果的可靠性。
应用领域Blast算法在生物信息学领域被广泛应用于以下方面： - 序列比对：通过比对已知序列和未知序列的相似性，从而判断未知序列的功能和结构。
- 基因预测：通过与已知基因相似的序列进行比对，从而预测未知序列中的基因位置和功能。
- 物种鉴定：通过比对已知物种的序列和未知物种的序列相似性，从而确定未知物种的分类和演化关系。
- 疾病诊断：通过比对患者的基因序列和已知疾病基因的序列相似性，从而确定患者是否患有特定的遗传性疾病。
Blast软件Blast算法有多个软件版本可供使用，其中最常用的包括：- Bl2seq：用于比对两个序列之间的相似性。
- Blastn：用于比对核酸序列。
- Blastp：用于比对蛋白质序列。
- Tblastn：用于比对从已知蛋白质序列推导的DNA序列与核酸数据库中的DNA序列的相似性。
- Tblastx：用于比对从已知DNA序列推导的蛋白质序列与蛋白质数据库中的蛋白质序列的相似性。
使用方法以下是使用Blast进行序列比对的一般步骤： 1. 准备输入序列：将输入序列保存为FASTA格式的文件。
2. 选择合适的Blast软件版本：根据比对的类型和输入序列的特性，选择合适的Blast软件版本。
BLAST相关术语及参数详解
Alignme nt: 序列比对。
将两个或多个序列排在一起，以达到最大一致性的过程（对于氨基酸序列是比较它们的保守性），这样可以评估序列间的相似性和同源性。
Algorit hm: 算法。
在计算机程序中包含的一种固定过程。
Bit score: 二进制。
二进制值S＇源于统计性质被数量化的打分系统中产生的原始比对分数S。
由于二进制值相对于打分系统已经被标准化，它们常用于比较不同搜索之间的比对分数。
BLOSUM:模块替换矩阵。
在替换矩阵中，每个位置的打分是在相关蛋白局部比对模块中观察到的替换的频率而获得的。
每个矩阵被修改成一个特殊的进化距离。
例如，在BLOSUM62矩阵中，是使用一致性不超过62%的序列进行配对来获得打分值的。
一致性大于62%的序列在配对时用单个序列表示，以避免过于强调密切相关的家族成员。
Conserv ation:保守。
指氨基酸或DN A（普遍性较小）序列某个特殊位置上的改变，并不影响原始序列的物理化学性质。
Domain:结构域。
蛋白质在折叠时与其他部分相独立的一个不连续的部分，它有着自己独特的功能。
DUST: 一个低复杂性区段过滤程序。
E value: E值。
期望值。
在一个数据库中所搜索到的打分值等于或大于S的不同比对的个数。
E值越低，表明该打分值的显著性越好。
Filteri ng: 过滤，也叫掩蔽（masking）。
指对那么经常产生乱真的高分数的核苷酸或氨基酸序列区域进行隐藏的过程。
Gap: 空位。
在两条序列比对过程中需要在检测序列或目标序列中引入空位，以表示插入或删除。
为了避免在比对时出现太多的空位，可以在收入空位的同时，从比对的打分值中减去一个固定值（空位值）。
在多余的核苷酸或氨基酸周围引入空位时，也要对比对的打分值进行罚分。
第四章 序列相似性搜索工具blast
“The central idea of the BLAST algorithm is to confine attention to segment pairs that contain a word pair of length w with a score of at least T.”
Altschul et al. (1990)
KENFDKARFSGTWYAMAKKDPEG 50 RBP (query) MKGLDIQKVAGTWYSLAMAASD. 44 lactoglobulin (hit)
extend
Hit!
extend
How a BLAST search works: 3 phases
Phase 3: In the original (1990) implementation of BLAST, hits were extended in either direction.
一、 BLAST 简介
BLAST程序是目前最常用的基于局部相似性的数据库 搜索程序，它们都基于查找完全匹配的短小序列片段， 并将它们延伸得到较长的相似性匹配。它们的优势在 于可以在普通的计算机系统上运行，而不必依赖计算 机硬件系统而解决运行速度问题。
BLAST数据库搜索策略
BLAST仅通过部分而不是全 部序列计算最适联配值 ——赢得搜索速度
5’ GTG GGT 5’ TGG GTA 5’ GGG TAG
TWO ASPECTS OF BLAST
BLAST ALGORITHM
Word Hit Heuristic
BLAST STATISTCS
Karlin-Altschul statistics: a general theory of alignment statistics Applicability goes well beyond BLAST
blastp搜氨基酸特异序列
一、什么是blastp搜氨基酸特异序列blastp是一种用于搜索氨基酸特异序列的生物信息学工具。
它可以在蛋白质数据库中寻找与给定氨基酸序列相似的蛋白质序列。
这种工具可以帮助科研人员识别出与已知蛋白质相似或具有同源性的蛋白质序列，为蛋白质功能研究和进化分析提供重要的信息。
二、blastp搜氨基酸特异序列的原理blastp采用了基于统计学的算法，对输入的氨基酸序列与数据库中的蛋白质序列进行比对，从而找出相似性最大的序列。
其原理主要包括序列比对、分值计算和统计学检验等步骤。
1.序列比对blastp首先对输入的氨基酸序列与数据库中的蛋白质序列进行局部比对。
它使用一种称为“种子”的方法，从输入序列中选取长度为W的窗口，并计算其与数据库中序列的相似性。
它在数据库中搜索与这些“种子”相似的蛋白质序列片段。
2.分值计算在找到相似的蛋白质片段之后，blastp会计算它们与输入序列的相似性得分。
这个得分是由序列相似性所产生的一系列匹配、不匹配和间隔的比例来确定的，用来衡量两个序列之间的相似程度。
3.统计学检验blastp会对得到的相似性得分进行统计学检验，以确定是否这种相似是显著的，而不仅仅是随机的。
这个检验通常采用卡方分布或正态分布来进行，可以帮助排除由于随机巧合而产生的相似性。
三、如何运用blastp搜氨基酸特异序列blastp可以应用于多个领域的研究中，包括蛋白质功能注释、蛋白质结构预测、药物设计和进化分析等。
1.蛋白质功能注释在已知蛋白质的功能注释过程中，科研人员可以使用blastp来寻找与未知蛋白质相似或同源的已知蛋白质序列。
这些相似的序列往往具有相似的功能，可以为未知蛋白质的功能预测提供线索。
2.蛋白质结构预测通过识别与已知蛋白质相似的序列，blastp可以帮助科研人员预测未知蛋白质的结构。
这对于理解蛋白质的功能和相互作用机制非常重要。
3.药物设计在药物设计研究中，blastp可以用来寻找与靶标蛋白质相似的蛋白质序列，以确定潜在的药物靶点和药物作用机制。
blastp对比出来的结果挑选原则
blastp对比出来的结果挑选原则
在使用BLASTP进行蛋白质序列对比时，可以根据以下原则
选择结果：
1. 保守性：选择与查询序列高度保守的相似序列作为候选。
保守性指的是两个序列在演化中保留下来的相同或相似的氨基酸残基。
一般来说，高度保守的序列具有更高的功能和结构相关性。
2. 相对较长的比对区域：选择具有较长比对区域的相似序列。
较长的比对区域通常代表较高的相似性和结构相关性。
3. 相似性得分：BLASTP会为每个比对给出相似性得分，该得分反映了两个序列之间的相似程度。
选择具有较高相似性得分的相似序列作为候选。
4. E值：BLASTP还会计算每个比对的E值，E值反映了统计
学上预期在一个比对数据库中发现得到一个具有相同或更好相似性的序列的数量。
较低的E值表示较高的显著性。
通常选
择具有较低E值的相似序列作为候选。
综合考虑保守性、比对区域长度、相似性得分和E值等因素，可以选择最有可能与查询序列相关的相似序列作为候选。
然后可以进一步进行严格的功能和结构分析以确定最终的选择。
序列比对基础与BLAST入门
1.极性中性氨基酸
2.碱性氨基酸
氨基酸分类
glycine alanine valine leucine isoleucine phenylalanine proline
Step1:选择一个BLAST搜索类型
2、
Protein BLAST ( blastp ) 1、确认一条蛋白质序列的身份 2、寻找与查询序列相似的蛋白质序列
Step1:选择一个BLAST搜索类型
Translated nucleotide query vs. protein database ( blastx ) 查询一条DNA序列是否可能编码某种蛋白质
同源序列的两种形式
直系同源（Orthologs）：在物种形成、分化过 程中，由共同祖先基因衍生而来的同源基因 （或蛋白）。直系同源物存在于不同物种间， 如：人和鼠的肌红蛋白。
旁系同源（Paralogs）：在同一物种内，由于 基因复制而产生的同源基因（或蛋白）。如： 人类的α1球蛋白和α2球蛋白，人类的α球蛋 白和β球蛋白。
Hale Waihona Puke 提出比对要考虑的问题算法（构建打分矩阵） 编程 搜索数据库 计算机
专业
数学 打分
计算机
给出比对结果（比对分数、显著性检验）
序列比对要考虑的问题 1
1、如何排列比较？（寻求序列之间最大相似性匹配!）
我们不能够简单的将两个序列头尾对应的排比，而是对 各种可能的排比方式都进行比较以找出最佳的比对结果。
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BLAST 核酸/氨基酸序列相似性比较Blast (Basic Local Alignment Search Tool)是一套在蛋白质数据库或DNA数据库中进行相似性比较的分析工具。
BLAST程序能迅速与公开数据库进行相似性序列比较。
BLA ST结果中的得分是对一种对相似性的统计说明。
BLAST 采用一种局部的算法获得两个序列中具有相似性的序列。
如果您想进一步了解BLAST算法，您可以参考NCBI的BLAST Course ，该页有BLAST算法的介绍。
BLAST的功能BLAST对一条或多条序列(可以是任何形式的序列)在一个或多个核酸或蛋白序列库中进行比对。
BLAST还能发现具有缺口的能比对上的序列。
BLAST是基于Altschul等人在J.Mol.Biol上发表的方法(J.Mol.Biol.215:403-410(19 90)),在序列数据库中对查询序列进行同源性比对工作。
从最初的BLAST发展到现在NC BI提供的BLAST2.0,已将有缺口的比对序列也考虑在内了。
BLAST可处理任何数量的序列,包括蛋白序列和核算序列;也可选择多个数据库但数据库必须是同一类型的,即要么都是蛋白数据库要么都是核酸数据库。
所查询的序列和调用的数据库则可以是任何形式的组合,既可以是核酸序列到蛋白库中作查询,也可以是蛋白序列到蛋白库中作查询,反之亦然。
通常根据查询序列的类型（蛋白或核酸）来决定选用何种BLAST。
假如是作核酸－核酸查询，有两种BLAST供选择，通常默认为BLASTN。
如要用TBLASTX也可，但记住此时不考虑缺口。
BLAST适用于本地查询。
可以下载公共数据库，对于该数据库的更新和维护是必不可少的。
如果要直接到网上查询也可以（即ＮetＢlast），但记住如果你认为自己的序列很有价值的话，还是谨慎为宜。
如何访问在线的BLAST功能服务?您只要通过浏览器访问Blast主页(/) 。
所有的查询和分析都通过浏览器来完成，就象您在您的本地机上一样方便和快捷。
BLAST 采用一种局部的算法获得两个序列中具有相似性的序列。
Blast中常用的程序介绍：1、BLASTP是蛋白序列到蛋白库中的一种查询。
库中存在的每条已知序列将逐一地同每条所查序列作一对一的序列比对。
2、BLASTX是核酸序列到蛋白库中的一种查询。
先将核酸序列翻译成蛋白序列（一条核酸序列会被翻译成可能的六条蛋白），再对每一条作一对一的蛋白序列比对。
3、BLASTN是核酸序列到核酸库中的一种查询。
库中存在的每条已知序列都将同所查序列作一对一地核酸序列比对。
4、TBLASTN是蛋白序列到核酸库中的一种查询。
与BLASTX相反，它是将库中的核酸序列翻译成蛋白序列，再同所查序列作蛋白与蛋白的比对。
5、TBLASTX是核酸序列到核酸库中的一种查询。
此种查询将库中的核酸序列和所查的核酸序列都翻译成蛋白（每条核酸序列会产生6条可能的蛋白序列），这样每次比对会产生36种比对阵列。
NCBI的在线blast：/Blast.cgi1，进入在线blast界面，可以选择blast特定的物种（如人，小鼠，水稻等），也可以选择blast所有的核酸或蛋白序列。
不同的blast程序上面已经有了介绍。
这里以常用的核酸库作为例子。
2，粘贴fasta格式的序列。
选择一个要比对的数据库。
关于数据库的说明请看NCBI在线blast数据库的简要说明。
一般的话参数默认。
准。
最后会说明一下。
4，注意一下你输入的序列长度。
注意一下比对的数据库的说明。
5，blast结果的图形显示。
没啥好说的。
6，blast结果的描述区域。
注意分值与E值。
分值越大越靠前了，E值越小也是这样。
7，blast结果的详细比对结果。
注意比对到的序列长度。
评价一个blast结果的标准主要有三项，E值（Expect)，一致性(Identities)，缺失或插入（Gaps）。
加上长度的话，就有四个标准了。
如图中显示，比对到的序列长度为1405，看Identities这一值，才匹配到1344bp,而输入的序列长度也是为1344bp（看上面的图），就说明比对到的序列要长一点。
由Qurey（起始1）和Sbjct(起始35)的起始位置可知，5'端是是多了一段的。
有时也要注意3'端的。
附：E值（Expect)：表示随机匹配的可能性，E值越大，随机匹配的可能性也越大。
E值接近零或为零时，具本上就是完全匹配了。
一致性(Identities)：或相似性。
匹配上的碱基数占总序列长的百分数。
缺失或插入（Gaps）：插入或缺失。
用"—"来表示。
BlastN/MegaBlast/Discontiguous MegaBlast 的区别：三者之间的共同之处就是BlastN/Megablast/Discontiguous megablast 都是BlastN,就是核酸序列比对核酸序列的算法。
简单而言BlastN : 应该是出现较早的算法。
比对的速度慢，但允许更短序列的比对（如短到7个碱基的序列）。
MEGABLAST : 主要用来鉴定一段新的核酸序列，它并不注重比对各个碱基的不同和序列片断的同源性，而只注重被比对序列是否是数据库未收录的，是否为新的提交序列或基因。
速度快。
同一物种间的。
Discontiguous MEGABLAST : 灵敏度（sensitivity）更高，用于更精确的比对。
主要用于跨物种之间的同源比对。
详细解释1，MEGABLAST 常被用于鉴定核酸序列MEGABLAST is the tool of choice to identify a nucleotide sequence.MegaBLAST也是一种BLASTN程序，不过它主要是用来在非常相似的序列之间（来自同一物种）比对同源性的。
鉴定某一段核酸序列是否存在于数据库，最好的方法是选择MEGABLAST。
如果比对到的序列在数据库中注释完整的话，那该序列丰富的注释可以当作新序列的参考。
当然，BlastN/MEGABLAST/Discontiguous MEGABLAST，都可以完成这种事情。
但MEGABLA ST就是特别设计用于非常相似序列之间的比对，可用于寻找查询序列的最佳匹配的序列。
2，Discontiguous MEGABLAST 更好地用于查找不同物种的相似的核酸序列，而不是与查询序列相同（identical）物种的。
Discontiguous MEGABLAST is better at finding nucleotide sequences similar, but not identical, to your nucleotide query.Discontiguous MEGABLAST，用于跨物种核酸序列快速比对。
它使用非重叠群字段匹配算法（noncontiguous word match）来进行核酸比对。
Discontiguous MegaBLAST比b lastx等翻译后比对要快得多，同时它在比较编码区时也具有相当高的敏感度。
但是需要指出的是，核酸与核酸之间的比对并不是发现同源蛋白编码区域的最佳方法，直接在蛋白水平用Blastp比对更好。
这是因为密码子的简并性。
(Lc.注：翻译得有些拗口，多多见谅！)Discontiguous MEGABLAST详细介绍：/blast/discontiguous.ht ml原文：/blast/producttable.shtml#tab31本文详细出处参考：/1009/#more-10091，Blastp: 标准的蛋白序列与蛋白序列之间的比对Standard protein BLAST is designed for protein searches.Blastp用于确定查询的氨基酸序列在蛋白数据库中找到相似的序列。
跟其它的Blast程序一样，目的是要找到相似的区域。
2，PSI-BLAST : 敏感度更高的蛋白序列与蛋白序列之间的比对PSI-BLAST is designed for more sensitive protein-protein similarity searches.Position-Specific Iterated (PSI)-BLAST，是一种更加高灵敏的Blastp程序，对于发现远亲物种的相似蛋白或某个蛋白家族的新成员非常有效。
当你使用标准的Blastp比对失败时，或比对的结果仅仅是一些假基因或推测的基因序列时（"hypothetical protein" o r "similar to..."），你可以选择PSI-BLAST重新试试。
3，PHI-BLAST : 模式发现迭代BLASTPHI-BLAST can do a restricted protein pattern search.PHI-BLAST, 模式发现迭代BLAST, 用蛋白查询来搜索蛋白数据库的一个程序。
仅仅找出那些查询序列中含有的特殊模式的对齐。
PHI的语法详细介绍看这里：/blast/html/PHIsyntax.htmlPeptide Sequence Databases蛋白序列的数据库nrAll non-redundant GenBank CDS translations + RefSeq Proteins + PDB + SwissP rot + PIR + PRF所有非冗余的的GenBank CDS区的翻译序列+ 参考序列的蛋白+ PDB数据库 + S wissProt蛋白数据库+ PRF蛋白数据库refseqRefSeq protein sequences from NCBI's Reference Sequence Project.所有NCBI的参考序列swissprotLast major release of the SWISS-PROT protein sequence database (no updates). swissprot的蛋白数据库patProteins from the Patent division of GenPept.专利的蛋白数据库pdbSequences derived from the 3-dimensional structure from Brookhaven Protein Da ta Bank.PDB数据库monthAll new or revised GenBank CDS translation+PDB+SwissProt+PIR+PRF released i n the last 30 days.一个月内新增加的蛋白序列env_nrProtein sequences from environmental samples.来自environmental samples的蛋白序列Nucleotide Sequence Databases核酸数据库nrAll GenBank + RefSeq Nucleotides + EMBL + DDBJ + PDB sequences (excludin g HTGS0,1,2, EST, GSS, STS, PAT, WGS). No longer "non-redundant".所有GenBank的核酸序列+ 参考序列中的核酸序列+ EMBL +DDBJ +PDB核酸序列（但不包括HTG，EST，GSS等序列）refseq_rnaRNA entries from NCBI's Reference Sequence projectNCBI参考序列中的核酸序列refseq_genomicGenomic entries from NCBI's Reference Sequence projectNCBI参考序列中的基因组序列estDatabase of GenBank + EMBL + DDBJ sequences from EST Divisions来自GenBank + EMBL + DDBJ 的EST序列est_humanHuman subset of est.人的EST序列est_mouseMouse subset.小鼠的EST序列est_othersNon-Mouse, non-Human subset of est.、除了人与小鼠之外的EST序列gssGenome Survey Sequence, includes single-pass genomic data, exon-trapped sequ ences, and Alu PCR sequences.htgsUnfinished High Throughput Genomic Sequences: phases 0, 1 and 2 (finished, p hase 3 HTG sequences are in nr)未发布的高通量的基因组测序patNucleotides from the Patent division of GenBank.专利的核酸序列pdbSequences derived from the 3-dimensional structure from Brookhaven Protein Da ta BankPDB核酸序列monthAll new or revised GenBank + EMBL + DDBJ + PDB sequences released in the last 30 days.一个月内新增的核酸序列dbstsDatabase of GenBank+EMBL+DDBJ sequences from STS Divisions .STS数据库chromosomeA database with complete genomes and chromosomes from the NCBI Reference Sequence project..NCBI参考序列计划中所有的完整基因组和染色体序列wgsA database for whole genome shotgun sequence entries.基因组鸟枪法测序得到的序列env_ntNucleotide sequences from environmental samples, including those from Sargass o Sea and Mine Drainageprojects.来自environmental samples的核酸序列。