等级和文件中的关系

由于八年前的人类基因组的测序,已经在分析和理解方面取得了巨大进展。然而,大多数人类基因的功能仍然几乎没有理解。确定基因或蛋白质的功能的重要第一步是将其序列与数百种其他生物的序列进行比较,该序列是通过实验更容易研究的。

由于八年前的人类基因组的测序,已经在分析和理解方面取得了巨大进展。然而,大多数人类基因的功能仍然几乎没有理解。

确定基因或蛋白质的功能的重要第一步是将其序列与数百种其他生物的序列进行比较,该序列是通过实验更容易研究的。根据这些数据库搜索中鉴定的相关基因或蛋白质的功能,研究人员通常可以推断人或动物基因的未知功能。现在,LMU Munich基因中心的计算生物学家Johannes Soeding和Andreas Biegert已成功开发了一种使数据库搜索显着更敏感的方法,同时像快速一样。他们的想法是在比较期间考虑每个字母的序列邻居,而不是将序列信比较。这个想法通常适用于序列搜索和序列分析的其他领域。

两种基因和蛋白质的规则是:它们的功能主要基于其DNA或氨基酸组分的序列。具有相似序列的基因通常具有类似的功能。对于蛋白质而言,虽然它们,但是,它们折叠的三维结构,并且不能从它们的顺序开始预测,这同样重要。仍然,类似的蛋白质序列表达相关性或换句话说,患有常见的祖先蛋白质的下降,并且具有类似的功能。

因此,基因和蛋白质的序列和函数都将存储到数据库中,世界各地的科学家们用于比较他们的新数据。但即使是最佳和最常用的诸如BLAST(基本局部对齐搜索工具)的算法,必须使用某些简化,以便在可能的巨大数据库中进行高效搜索。毕竟,研究人员预计爆炸比较给定的顺序?描述DNA组分或氨基酸序列的字母代码?只需几分钟内数据库中的所有序列。

搜索 引擎,如Blast,通过使其在相同的氨基酸在同一柱中的方式中对照来评估一对序列之间的相似性。然后通过添加所有取向氨基酸的相似性来计算序列相似性。这里,氨基酸之间的相似性通过彼此突变而没有不良反应的频率测量,这是一种主要恰好与其尺寸和其他生物物理性质的相似程度。

自1990年以来,BLAST一直是序列搜索中最重要的方法。从世界各地的一天,它被称为大约500,000次。然而,这种尝试和真实的计划远非完美。当评估两个氨基酸的相似性时,它忽略了它们相邻的氨基酸,它们的序列背景。 Johannes Soeding和Andreas Biegert的慕尼黑基因中心和卓越群体“纽约州综合蛋白质科学中心(CIPSM)”LMU Munich现在开发了一种显着提高相似性搜索的方法:他们的“context-specific”爆炸或CS-Blast,可以嗅出两倍的遥远“relatives”蛋白质作为爆炸。

当测定氨基酸对参考序列的相似性时,CS-BRAST包括在分析中,即其六个左右左右邻近六个左右序列邻居。“这个想法是,上下文更加了解两个氨基酸是多么互相突变的可能性”,解释索宁,谁领导小组“蛋白质生物信息学和计算生物学”在慕尼黑基因中心。“作为蛋白质中折叠和展开区域的示例。在展开区域中,例如,氨基酸缬氨酸通常可以在没有任何不利影响的情况下突变成任何其他19个氨基酸。另一方面,在折叠区域中,它将以高概率突变成其他疏水性,或水排斥的氨基酸。”

该程序基于非常一般的想法,可以应用于各种序列搜索和对准方法。研究人员已经在PSI-Blast的示例中证明了这一项算法,其中已经发现的相关序列的算法在另一个上对齐成所谓的多个对准。这使得例如可以识别只能发生某些氨基酸的位置,这改善了Psi-Blast’■能够区分与无关蛋白质相关的能力。“我们设法增加了psi-blast’使用序列上下文,显着灵敏度。这样,使用我们的上下文专用版本的PSI-Blast的连续搜索比使用传统引擎的五个搜索提供更好的结果,” says Soeding.

尽管它更好的敏感性,但是,新方法尽管敏感性更好,所以序列搜索分为两步:“在传统的爆炸和我们的方法中,首先计算搜索矩阵,” Soeding continues. “当你这样做时,这一步更复杂,但在一秒钟,它仍然很快。只有第二步,数据库搜索使用搜索矩阵,需要很多时间?这一步对于这两种方法都是相同的。”

在未来,科学家们打算将新开发的算法应用于基因组对准,而不仅在其中不仅是个体基因,而是比较整个DNA的段。“与蛋白质一样,具有满足至关重要的调节功能的DNA中存在某些关键区域,” explains Soeding. “您可以通过将人类基因组与其他哺乳动物的人进行比较,识别这些监管区域,这对于对许多疾病的更深入了解。”利用特定于上下文的方法,LMU研究人员打算大大提高这种基因组对准的质量,并与其鉴定调节区域。“我们认为,在整个生物序列分析的整个领域中,可以在整个领域成为标准,” concludes Soeding.



本新闻稿中的材料来自于始发的研究组织。可以为样式和长度编辑内容。有一个问题? 让我们知道 .

订阅

每天早上有一封电子邮件,我们的最新帖子。从医学研究到空间新闻。环境的环境。技术物理学。

感谢您的订阅。

出问题了。