BLAST种类及使用方法

blast应用实例

Blast是一种常用的生物信息学工具，用于比对和分析生物序列。它可以将一个或多个查询序列与数据库中的目标序列进行比对，通过比对结果提供有关序列相似性、保守区域和功能注释的信息。

以下是Blast应用的一些实例：

1.从NCBI数据库搜索相似序列：Blast可以用于从NCBI的数据库中搜索与给定序列相似的序列。例如，如果我们有一个未知的蛋白质序列，我们可以使用Blast将其比对到NCBI的非冗余蛋白质数据库上，以找到与之相似的蛋白质序列。这对于鉴定新的蛋白质家族、推断功能等非常有用。

2.基因注释：Blast可以用于对新的基因序列进行功能注释。例如，通过比对一个未知的DNA序列到已知的基因组序列数据库，我们可以获得对应的基因区域、编码蛋白质以及可能的功能信息。这对于基因组学研究和药物研发很重要。 3.遗传多样性分析：Blast也可以用于研究不同物种或个体之间的遗传差异。通过比对DNA或RNA序列，可以鉴定不同物种或个体之间的变异位点。这对于研究进化、种群遗传学和物种鉴定具有重要意义。

4.病原体识别：Blast可以用于快速识别和鉴定病原体。通过比对未知的病原体序列到已知的病原体数据库，可以确定其种类和亚型。这对于疾病的诊断和流行病学研究非常有帮助。

5.系统发育分析：Blast在系统发育学中也被广泛应用。通过比对多个物种的DNA或蛋白质序列，可以构建物种间的进化关系树。这对于研究生物的进化历史和亲缘关系具有重要意义。

6.基因工程：Blast可以用于在已知的基因库中寻找与目标序列相似的基因。这对于基因工程和生物治疗的设计和优化非常有用。通过比对获取相关蛋白质、启动子、调控序列等信息，可以进行目标基因的定向改造和调节。

7.基因家族研究：Blast可以用于鉴定和研究特定基因家族。通过比对已知基因家族的代表性成员，可以找到其他类似的基因序列。这对于研究基因家族的进化、功能和调控具有重要意义。 8.转录因子结合位点预测：Blast可以用于识别和预测转录因子结合位点。通过比对已知的结合位点序列，可以分析未知序列中的相似模式，预测潜在转录因子结合位点。这对于理解基因调控机制和分析转录因子的功能非常有帮助。

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）。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。

NCBI BLAST的功能和种类

1. 引言

NCBI BLAST（Basic Local Alignment Search Tool）是一种常用的基于序列相似性进行比对的算法。通过在数据库中搜索相似序列，BLAST能够识别和注释序列的功能、结构和进化信息。本文将介绍NCBI BLAST的功能和种类，并深入探讨其在生物信息学和基因组学研究中的应用。

2. BLAST的基本原理

BLAST主要基于两个基本原理：种子匹配和扩展。

2.1 种子匹配

种子匹配是BLAST的第一步，它通过在查询序列中找到与数据库序列具有高度相似性的短片段来加快比对的速度。BLAST使用一种称为k-mer的固定长度子序列来进行种子匹配，其中k是用户定义的一个整数。通过从查询序列中滑动一个指定长度的窗口，BLAST可以寻找与数据库序列中的k-mer非常相似的子片段。

2.2 扩展

在种子匹配之后，BLAST会进行扩展以确定更长的比对片段。BLAST使用基于局部比对的策略，即在查询序列和数据库序列之间寻找最佳的局部比对而非全局比对。这种策略可以在较短的时间内找到更多的显著性比对。

3. BLAST的种类

NCBI提供了多种不同的BLAST工具和数据库，以适应不同类型的比对需求。以下是几个常用的BLAST种类。 3.1 BLASTN

BLASTN是用于比对核苷酸序列的工具。它可以在核酸数据库中搜索具有高度相似性的同源序列，并找到两个序列之间的匹配和差异。BLASTN常用于比对DNA序列，如基因序列、全基因组序列等。

3.2 BLASTP

BLASTP是用于比对蛋白质序列的工具。它可以在蛋白质数据库中搜索具有高度相似性的同源序列，并找到两个序列之间的保守区域和变异区域。BLASTP常用于比对蛋白质序列，如蛋白质家族、结构域等。

3.3 BLASTX

BLASTX是用于比对核苷酸序列和蛋白质序列的工具。它可以将查询序列翻译成六种可能的蛋白质序列，并与蛋白质数据库进行比对，从而找到与查询序列最相关的蛋白质。BLASTX常用于识别未知的核苷酸序列中编码的潜在蛋白质。

BLAST核酸/氨基酸序列相似性比较Blast(BasicLocalAlignmentSearchTool)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。BLAST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BLASTCourse，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。

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。