Definições e tipos de alinhamento. O uso do BLAST

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1 Definições e tipos de alinhamento. O uso do BLAST

2 Banco de dados Um banco de dados organiza e estrutura as informações de modo a facilitar consultas, atualizações e deleções de dados. A grande maioria dos bancos de dados é atrelado a um sistema denominado SGBD (Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados). MySQL; postgreSQL; SQL Server; Oracle.

3 Algoritmo “Um algoritmo é uma seqüência finita e não ambígua de instruções para solucionar um problema ” Loops e decisões lógicas

4 Problema do caixeiro viajante
Problema: Qual o menor caminho para passar por todas as cidades e depois voltar a inicial?

5 Problema do caixeiro viajante
Solução “ótima”: Calcular a distância total de todos os caminhos possíveis. Alta complexidade, (n-1)!

6 Heurística “heurística e método heurístico são denominações para o algoritmo que fornece soluções sem um limite formal de qualidade, tipicamente avaliado empiricamente em termos de complexidade (média) e qualidade das soluções”

7 Similaridade X Homologia
Similaridade é a observação empírica das semelhanças entre duas seqüências e pode ser quantificada. Homologia implica ancestralidade comum entre duas seqüências, podendo apenas ser inferida e nunca quantificada.

8 Seqüências ortólogas e parálogas
seqüências ortólogas: as quais têm origem em um ancestral comum seqüências parálogas: as quais têm origem em uma duplicação gênica Ex: Hemoglobina F e Hemoglobina A

9 Alinhamento Comparação de duas ou mais sequências por meio de buscas de uma série de caracteres ou padrões de caracteres que estão na mesma ordem Tipos de alinhamento: Global Local Múltiplo

10 Para que fazer um alinhamento?
Filogenia Busca de similaridade Anotação de seqüências Busca em bancos de dados de seqüências

11 Alinhamento local O alinhamento localiza fragmentos de sequências que são mais similares Query: 1 ALINHA 6 |||||| Sbjct: 1 ALINHA 6

12 Alinhamento global O alinhamento global se estende por toda a seqüência: ALINHAMENTO |||||| | ALINHAVAD_O

13 Alinhamento múltiplo Pode usar alinhamento local ou global (normalmente global) para alinhar múltiplas seqüências. Normalmente alinha duas a duas, e posteriormente vai juntando as mais similares

14 Parâmetros para avaliar um alinhamento
Programação dinâmica Concodante - “match” Discordante - “mismatch” Ausente - “gap” ALINHAMENTO |||||| | ALINHAVAD_O

15 Algoritmo básico de programação dinâmica
Si,j = MAX[ Si-1, j-1 + s(ai,bj) (match/mismatch), Si,j-1 + w (gap seq #1), Si-1,j + w (gap seq #2) ]  Variáveis do programa: ·        s(aibj) = +5 if ai = bj (match score) ·        s(aibj) = -3 if aibj (mismatch score) ·        w = -4 (gap penalty)

16 Matrizes de substituição
PAM The rapid generation of mutation data matrices from protein sequences. Jones DT, Taylor WR, Thornton JM. Comput Appl Biosci Jun;8(3): PMID: BLOSUM Amino acid substitution matrices from protein blocks. Henikoff S, Henikoff JG. Proc Natl Acad Sci U S A Nov 15; 89(22): PMCID: 50453

17 Matrizes de substituição
Henikoff S. e Henikoff J.G. (1993) indicam a matriz BLOSUM62 como a matriz de substituição com melhores resultados para aplicações gerais no artigo “Performance evaluation of amino acid substitution matrices.” PS: Eles “inventaram” a BLOSUM62...

18 BLOSUM 62 http://www. icb. ufmg. br/~lbcd/grupo1/tabela1
BLOSUM Tabela do código dos aminoácidos A R N D C Q E G H I L K M F P S T W Y V A R N D C Q E G H I L K M F P S T W Y V

19 Algoritmo do BLAST O algorítimo BLAST é um método de busca heurística que busca por palavras de comprimento W (por padrão W = 3 no in blastp) que tenham valor de alinhamento (score) de pelo menos T quando alinhados com a seqüência consulta de acordo com a matriz de substituição utilizada. Palavras no banco de dados com valor igual ou maior à T são extendidas nas duas direções na tentativa de localizar um alinhamento ótimo local sem “gaps” ou HSP (high scoring pair) com um valor (“score”) de pelo menos S ou um E value menor que o especificado como limite superior. HSPs que estiverem dentro desses critérios serão reportadas pelo BLAST, desde que seu número não seja maior que o limite especificado de descrições ou alinhamtentos a serem reportados.

20 Algoritmo do BLAST