在生物信息学中，对生物大分子的序列比对是非常基本的工作。 前两篇文章DNA与蛋白质的序列比对原理和替换计分矩阵介绍了序列相似性和距离的定量分析的基础，即序列对齐与匹配/非匹配字符不同权重的打分。...今天首先为大家介绍双序列比对，也即两条序列（或者多条序列两两之间）进行的比对，常用于同源分析、蛋白质结构推断、相似片段搜寻与数据库比对检索、基因注释等。...双序列比对所需要的计算时间和内存空间与这两个序列的长度有关，或者说正比于这两个序列长度的乘积，用O(mn)表示。 双序列比对工具 常用的双序列比对工具有BLAST、FASTA、diamond等。...最终对比对结果也即score足够高的HSPs进行显著性分析，将输入序列与一系列长度相等的随机序列进行比对，其分值符合Gumbel极值分布，在这种随机情况下，获得比当前比对得分高的随机序列条数的期望称为expectation...参数说明： --in：输入的数据库序列文件（FASTA格式） -p：程序运行使用的核数 -d：输出结果的文件名前缀 数据库建成后，即可对目标序列进行比对检索，其使用方法与BLAST类似。。 END
上一篇文章双序列比对与BLAST介绍了两条序列之间进行比对的算法原理及其实现方法，双序列比对常用于同源分析、蛋白质结构推断、相似片段搜寻与数据库比对检索、基因注释等。...多序列比对是指三个或三个以上序列字符同步分析，通过插入空格等方法使字符对齐，并逐列比较其字符的异同，以发现其共同的结构特征的方法。...多序列比对算法 相比于双序列比对，多序列比对涉及的记分方法、替换记分矩阵、比对算法等都要更为复杂。...⑷基于一致性的方法 一致性指的是对于序列x、y和z，如果xi比对于zk且zk比对于yj，则xi应比对于yj。...根据基准测试数据的研究基于一致性方法的多序列比对产生的结果经常比渐进多序列比对更加准确。
一般而言，运用动态规划算法进行序列比对对内存空间的要求是 O(mn) 阶的，本文介绍了一种线性空间要求的序列比对方法。...前文如《序列比对（一）全局比对Needleman-Wunsch算法》所介绍的运用动态规划算法进行序列比对时，对内存空间的要求是 O(mn) 阶的。...其中一种在《生物序列分析》一书中给出，描述如下： ? 图片内容引自《生物序列分析》 如图中所说，关键点就是找到v值，然后通过不断的分划，最终得到全部的比对序列。本文给出了这种算法的一种代码实现。...代码的关键在于终止条件的设置以及必要时巧妙地颠倒行列。与 O(mn) 阶的算法相比，这种算法只能得到其中一种最佳比对方式，而无法得到所有的可能。 代码运行的效果： ?...具体的代码如下： （由于代码中运用了“引用（具体地就是指代码中的 int &n 这一用法）”这一方法，所以是以cpp文件编译的） #include #include <stdlib.h
前几天做序列比对，试了MUCSLE和MAFFT，但是程序总是被kill。刚开始以为是序列格式不对，但是检查到最后发现是序列太长了。以前没注意过这些比对算法对长度的要求，此文记录一下。...MUSCLE再linux上的使用之前介绍过： Linux下运行MUSCLE MUSCLE对序列长度没有明确的限制，但是使用32位软件的时候，能够出结果的最大长度约为10,000。...在MUSCLE官网还有文章讨论了多条序列的比对是否有意义。作者认为对于多序列比对，几乎不可能得到一个良好的比对结果。多重比对隐含的假定为唯一重要的突变是置换、短随机序列的插入和删除。...作者提出一种减少数据集的方法，即先用UCLUST 95％或90％进行聚类，得到较少的保守区序列，再进行比对。 MAFFT最多可比对∼20,000 sequences × ∼30,000 sites。...这种方法需要一个参考序列。 较少的序列可以有多种算法选择，如 200条序列以下，多个保守位点选择E－INS－i； 单个保守位点和长gap选L－INS－i； 具有全局同源性选G－INS－i。
序列比对sequence alignment 概念：通过在序列中搜索一系列单个性状或性状模式来比较2个（双序列比对）或更多（多序列比对）序列的方法。...目的： 通过对比不同物种序列的相似性判断他们没之间是否具有同源性。 相似性similarity和同源性homology是序列比较和分析的基础。关于两者区别和联系请参照我之前的博文。...简单来说， 相似性指序列比对过程中用来描述检测序列和目标序列之间相同DNA碱基或氨基酸残基顺序占的比例高低。...同源性是序列同源或不同源的一种论断，是个定性的概念，没有度的差异，而相似性是量化的。 也就是说两条序列要么同源要么不同源，不可能具有多或少的数量关系。 同源序列分为直系同源和旁系同源。...进行相似性比对，有以下算法 1 空位罚分 2 替换记分矩阵
一、比对练习 mkdir 52.bwa #1 bwa比对 #建立索引 ln -s /share/home/xiehs/05.assembly/data/MGH78578.fasta ....针对人基因组RNA-Seq，read跨越外显子，此时要使用支持切除read的软件，例如tophat2，升级的hisat2.而bowtie2则不行。...，可以看到文件大小比bowtie2的结果更多了。...其他的软件还有soap软件，但是很久没有更新了。STAR也是做RNA-Seq的，参数比较多。 写在最后：有时间我们会努力更新的。...sx.voiceclouds.cn 有些板块也可以预设为大家日常趣事的分享等，欢迎大家来提建议。
这意味着对于非常大的基因组数据，如整个人类基因组，这种方法可能不适用。 尽管有这个限制，IS算法由于其简单性，被设定为默认算法。...，输入一个序列文件认为是单端测序，输入两个序列文件则是双端测序 其余用法及参数 采用不同算法，比对命令也会不同 BWA-MEM 算法 BWA-MEM算法适用于序列长度在70bp到1Mbp之间的序列比对...Smith-Waterman算法是一种经典的动态规划算法，用于局部序列比对，能够找到最优的局部比对。...maxSeedDiff：这是在读取的第一个子序列（或“种子”）中允许的最大差异数。这个子序列的长度由seedLen参数确定。这意味着在进行初步的比对（种子比对）时，序列间允许有一定数量的不匹配。...maxDiff：这是在整个读取序列中允许的最大差异数。这意味着在整个读取和参考序列的比对中，允许的不匹配总数不应超过这个数值。
序列比对包括序列之间的比较分析和序列组成和特征分析。...0️⃣ 序列比对的概念 1️⃣ 序列获取： 序列获取(1):DNA 序列获取(2):RNA 序列获取(3):蛋白质 2️⃣ 双序列比对 双序列比对算法 3️⃣ 多序列比对 1 多序列比对简介...2 多序列比对方法 3 常用工具和数据库 4️⃣ 核酸序列特征分析 1 基因开放阅读框的识别 2 内含子/外显子剪切位点的识别 3 序列motif的查找和可视化工具 4 密码子使用模式的分析 5 限制性内切酶位点分析...6 重复序列的查找 5️⃣ 蛋白质序列特征分析 1 蛋白质的理化性质分析 2蛋白质的跨膜结构分析 3蛋白质信号肽的预测和识别 4蛋白质的卷曲螺旋预测 5糖基化位点的预测与识别 6磷酸化位点的预测与识别...6️⃣ 应用实例 1Spidey工具识别mRNA/cDNA的外显子组成 2Spidey工具进行可变剪切的分析 ---- 主要源自李霞老师主编《生物信息学理论与医学实践》，同时综合其他内容。
前言 序列比对是生信领域的一个古老课题，在这一波NGS的浪潮中重新引起大家的广泛关注。由于生物序列的特殊性，在比对的时候允许插入缺失，所以往往是一种不精确匹配。...从本文开始，我们陆续学习前人开发出的流行算法。 全局比对算法 所谓全局比对算法，就是根据一个打分矩阵（替换矩阵）计算出两个序列比对最高得分的算法。...图片引自https://www.jianshu.com/p/2b99d0d224a2 打印出最高得分相应的序列比对结果： 根据得分矩阵回溯，如果最优比对结果有多个，全部打印出来。...，即序列s(1,......,i)与序列r(1,...
如果一个符号序列中每个符号所对应的状态是已知的，那么这个符号序列出现的概率是容易计算的： ? 但是，如果一个符号序列中每个符号所对应的状态未知时，该怎么求取这条序列的概率呢？我们知道： ?...如果我们用穷举法求出所有的P(x,π)是不现实的，因为随着序列长度的增长，所有可能的路径的数目是指数增长的。这个时候，我们可以再次借助动态规划来求取。 有两种方法，前向法和后向法。...图片引自《生物序列分析》 解决下溢的问题 与《序列比对（十）viterbi算法求解最可能路径》一文中的viterbi算法相似，前向法和后向法也都涉及到下溢的问题。...由于递归公式中涉及到加法，所以不能像《序列比对（十）viterbi算法求解最可能路径》中简单使用log变换。《生物序列分析》一书中给出了两种解决方法： 一是近似的log变换 ?...图片引自《生物序列分析》 二是使用一组缩放因子 ? 图片引自《生物序列分析》 实现代码和效果 下面的代码首先随机生成一个状态序列和相应的符号序列，然后根据前向法和后向法来计算符号序列的全概率。
编辑距离的求解过程和全局比对是十分相似的（关于全局比对，可以参见前文《序列比对（一）全局比对Needleman-Wunsch算法》），都需要全部符号参与比对，都允许插入、缺失和错配。...编辑距离与最长公共子序列 在只允许插入和缺失而不允许错配的情况下，两个字符串的编辑距离可以通过最长公共子序列的长度（关于最长公共子序列，可以参看前文《序列比对（24）最长公共子序列》）间接算出来。...，即序列s(1,......,i)与序列r(1,......,j)比对的最低得分 }; typedef struct Unit *pUnit; void strUpper(char *s); void printAlign(pUnit** a, const int
一、minimap2 比对 随着三代测序技术的发展，目前已经开发出多款适用于三代测序数据的比对软件，例如minimap2，ngmlr，blasr 等。...Minimap2 是知名比对工具 BWA 的开发者李恒新开发的比对工具，主要功能就是将测序得到的 DNA 或者 RNA 序列快速比对到参考基因组上。...bwa 主要适用于 illumina 等短序列的比对，而 Minimap2 是专门针对 PacBio 或 OXford Nanopore 测序得到的数据开发的软件。...不过下游变异检测工具一般支持的是 sam（bam）格式，我们需要选择输出 sam（bam）格式。 minimap2 比对与其他短序列比对类似，也是需要经过两个步骤。...首先，建立索引；第二步，比对。虽然现在软件也支持自动建立索引，整个比对可以一步完成。但是对于较大的基因组比对，最好还是建立索引，这样可以提高比对效率。
bwa是目前最流行的二代测序比对工具，其中就用到了BWT算法。...编码后，原始字符串中的相似字符会处在比较相邻的位置；解码就是将编码后的字符串重新恢复成原始字符串的过程。BWT的一个特点就是经过编码后的字符串可以完全恢复成原始字符串。 ? ? ?...我们将某一行字符串的Latter String定义为其在“循环转移”这一步中的下一行字符串；而将某一行字符串的Former String定义为其在“循环转移”这一步中的上一行字符串。 ?...我们可以看出，某一行字符串的最后一个字符是其Latter String的第一个字符；某一行字符串的最后一个字符和其Latter String的最后一个字符的关系是：在原始字符串中，上述两个字符紧挨在一起并且...红色方框为所有以b开头的字符串；绿色方块为所有以b结尾的字符串。黑色箭头指向的是对应的Latter String。 ? 实现代码一 代码的实现有几点要说明： ? 效果如下： ?
序列比对是生物信息学分析中的常见任务，包含局部比对和全局比对两大算法，局部比对最经典的代表是blast, 全局比对则用于多序列比对。...在biopython中，支持对序列比对的结果进行读写，解析，以及运行序列比对的程序。...首先来看下多序列比对，多序列比对的软件较多，比如clustalw, muscle, mafft等，输出结果的格式也很多，比如clustal, fasta, phylip等。...读取多序列比对结果 通过Bio.AlignIO模块来对多序列比对结果进行读写，其中的parse方法用于从文件句柄中读取多序列比对的内容，用法如下 >>> from Bio import AlignIO...输出多序列比对结果 通过write方法将多序列比对的结果输出到文件中，可以指定输出文件的格式，用法如下 >>> alignments = AlignIO.parse("aln.fasta", "fasta
一、序列比对 Sequence Alignment 序列比对（sequence alignment），目前是生物信息学的基本研究方法。...序列比对最终结果可以用比对得分来评估，然后通过统计学分析后，得到序列间的相似性与同源性，以及它们的显著性水平即可进行下一步生物信息分析。...根据规则，上述的比对结果为：8-1-3=4 这种比对常常用于基因家族分析，系统发育树构建等 2、局部比对 Local Alignment 目的是在两条序列比对后，获取序列比对分数或置信度最高的匹配序列片段...为了获得最佳的比对序列，就需要比较序列间的比对得分大小。...这篇我们先来探讨比对的得分的计算，也就是计分矩阵的由来与计算方法： 二、计分矩阵 Scoring Matrix 在序列比对过程中，需要一个计分规则来对匹配到的每个位置的碱基，氨基酸，错配等进行打分，因此该矩阵也叫替换矩阵
展示Sequence logo图 序列标识图 (Sequence logo)就是序列的残基Logo，它是以图形的方式依次绘出序列比对中各个位置上出现的残基，每个位置上残基的累积可以反应出该位置上残基的一致性...实操 调整颜色 - 选Clustalx默认色 调整Logo背景 Logo白背景 移动序列的起始位置 有时会遇到序列遮挡到序列标签的情况 (本例中无遮挡)，这就需要调整序列标签与序列的空隙。...调整序列的字体、大小和风格 系统发育树 首先选中比对序列 (下图红框)，按照如下操作 Calculate 选择比对算法 序列的剪辑 文章中一般只展示目标区域，需对序列进行裁剪。...再点击"Edit"，选择"Deleta"进行删除 总 结 Jalview的序列标识图比较美观，整体的美化和裁剪操作也很方便。...导出图片后 (导出方法可参考之前推文)，可利用AI等工具进一步修图，例如只保留序列比对图和序列标识图，并与前期的家系分析图和一代测序峰图合并、保存，最终插入到文章中使用。
本文介绍如何求解两个字符串的最长公共子序列。 最长公共子序列问题 前文《序列比对（23）最长公共子字符串》介绍了如何求解两个字符串的最长公共子字符串，本文将介绍如何求解两个字符串的最长公共子序列。...二者听起来很像，所以我们首先得说明一下子字符串和子序列的区别。 ?...与最长公共子字符串问题类似，最长公共子序列问题也是一种序列比对问题，可以用动态规划解决，只是在迭代时允许插入和缺失，而不允许错配而已。如果是匹配，得分为1，否则得分为0。其迭代公式如下： ?...动态规划求解最长公共子序列的代码 具体代码如下： #include #include #include #define MAXSEQ 1000...,j)比对的最高得分 }; typedef struct Unit *pUnit; void strUpper(char *s); void printAlign(pUnit** a, const int
序列比对 当研究一条DNA或蛋白质序列时，主要关注的是其包含的遗传信息；当研究两条或多条DNA或蛋白质序列时，则主要关注不同序列之间的差别与联系。...在生物信息学中，对生物大分子的序列比对是非常基本的工作。 上一篇文章DNA与蛋白质的序列比对原理介绍了两个序列相似性和距离的定量分析方法，即序列对齐与匹配/非匹配字符的打分。...1个PAM1（表中数据为实际发生率*10000）和250个PAM氨基酸替换发生率如下所示（上侧为原始氨基酸，左侧为替换氨基酸）： 计算PAM矩阵的方法为，统计相似蛋白质序列（相似性≥85%）的替换率...PAM矩阵是从蛋白质序列的全局比对结果推导出来的，而BLOSUM矩阵则是从蛋白质序列块（短序列）比对而推导出来的。但在评估氨基酸替换频率时，应用了不同的策略。...基本数据来源于BLOCKS数据库，其中包括了局部多重比对（包含较远的相关序列，与在PAM中使用较近的相关序列相反）。
muscle是最为广泛使用的多序列比对工具之一，其速度和准确度比clustal都要更加优秀，在几秒钟的时间就可以完成上百条序列的比对，而且用法简单。...muscle的基本用法如下 muscle -in seqs.fa -out seqs.afa 输入序列为FASTA格式，如果输入序列中出现了gap, 会先去除这些gap, 然后在进行多序列比对。...除了多序列比对外，muscle还可以构建进化树，支持以下两种建树方式 NJ UPGMA NJ法构建的进化树可信度更高，而UPGMA建树的速度更快。...基本用法如下 muscle -maketree -in seqs.afa -out seqs.phy -cluster neighborjoining -cluster参数指定建树的方法，默认为upgma...输出的tree文件格式为Newick格式。 muscle的默认参数设置最大化的保证了比对的准确度，对于大的序列，如果比对速度不是很理想时，可以适当的调整参数。
一、所有物种/基因都有共同的祖先 二、全基因组比对揭示直系同源片段 通过全基因组扫描，识别功能元件 三、比较基因组学揭示保守区 3.1 比较基因组学揭示功能元件 例如上图的基因外显子对老鼠、鸡、鱼都非常保守...3.2 开发估算约束水平的方法 计算替换和间隙的数量 估计突变的数量（包括反向突变的估计） 扫描保守区 估计受约束的“隐藏状态”的概率：HMM 使用系统发育来估计树突变率 允许树的不同部分有不同的比率...：系统发育学 四、不同功能的进化特征 4.1 蛋白质编码基因 密码子替换频率 开放阅读框的保守性 4.2 RNA结构 补偿性变化 G-U替换 4.3 microRNAs 结构特征：loops，pairs...与3’UTR基序的关系 4.4 调控基序 突变 保守性 五、引物设计
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