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Micron Document

<!DOCTYPE html>

<title>BLAST-Algorithmus</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">BLAST-Algorithmus</span></h1>

</header>

</div>

<p><b>BLAST</b> (Abkürzung für <span style="font-style:normal;font-weight:normal"><a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a></span> <span lang="en-Latn" style="font-style:italic"><i>Basic Local Alignment Search Tool</i></span>) ist der Überbegriff für eine Sammlung der weltweit am meisten genutzten Programme zur <a href="Analyse" title="Analyse">Analyse</a> biologischer Sequenzdaten. BLAST wird dazu verwendet, experimentell ermittelte <a href="Desoxyribonukleins%C3%A4ure" title="Desoxyribonukleinsäure">DNA</a>- oder <a href="Protein" title="Protein">Protein</a>-Sequenzen mit bereits in einer <a href="Datenbank" title="Datenbank">Datenbank</a> vorhandenen Sequenzen zu vergleichen. Als Ergebnis liefert das Programm eine Reihe lokaler <a href="Sequenzalignment" title="Sequenzalignment">Alignments</a>, d. h. Gegenüberstellungen von Stücken der gesuchten Sequenz mit ähnlichen Stücken aus der Datenbank. Darüber hinaus gibt BLAST an, wie <a href="Statistische_Signifikanz" title="Statistische Signifikanz">signifikant</a> die gefundenen Treffer sind. Die Suche in der Datenbank erfolgt entweder über eine <a href="Webschnittstelle" class="mw-redirect" title="Webschnittstelle">Webschnittstelle</a> oder mit Hilfe von verschiedenen Stand-Alone-Programmen, die lokal installiert werden können.

</p><p>Das Programm BLAST wurde von <a href="Stephen_Altschul" title="Stephen Altschul">Stephen Altschul</a>, Warren Gish, <a href="David_J._Lipman" title="David J. Lipman">David J. Lipman</a>, Webb Miller und <a href="Eugene_Myers" title="Eugene Myers">Eugene Myers</a> an den <a href="National_Institutes_of_Health" title="National Institutes of Health">National Institutes of Health</a> entwickelt.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Beteiligt an der Algorithmenentwicklung war auch <a href="Samuel_Karlin" title="Samuel Karlin">Samuel Karlin</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Funktionsweise">Funktionsweise</h2></div>

<p>Die Idee des <a href="Algorithmus" title="Algorithmus">Algorithmus</a> basiert auf der Wahrscheinlichkeit, dass Alignments mit vielen Treffern kurze Stücke von großer Identität besitzen. Diese Teilstücke werden dann während der Suche nach besseren und längeren Alignments weiter vergrößert.

</p><p>Indem diese Segmente kurz gehalten werden, ist es möglich, die Abfragesequenz vor einer Suche zu bearbeiten und eine Tabelle aller möglichen Teilstücke mit ihrem Ursprung in der Originalsequenz vorzuhalten.

</p><p>Dabei stellt der Algorithmus eine Liste aller benachbarten Worte fester Länge auf, die einen Treffer auf der Abfragesequenz mit einem höheren Scoring als ein zu wählender Parameter erzeugen würden. Anschließend wird die Zieldatenbank nach Worten in dieser Liste abgefragt und die gefundenen Treffer erweitert, um mögliche maximale zusammenhängende Treffer in beiden Richtungen zu finden.

</p><p>Die Hauptanwendung von BLAST ist die Suche nach <a href="Homologie_(Genetik)" title="Homologie (Genetik)">paralogen</a> und <a href="Homologie_(Genetik)" title="Homologie (Genetik)">orthologen</a> Genen und Proteinen innerhalb eines oder mehrerer Organismen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Methoden_(Auswahl)"><span id="Methoden_.28Auswahl.29"></span>Methoden (Auswahl)</h2></div>

<th>Methode

</th>

<th>Beschreibung

</th></tr>

<tr>

<td><b>blastp</b>

</td>

<td>Vergleicht eine <a href="Aminos%C3%A4uresequenz" title="Aminosäuresequenz">Aminosäuresequenz</a> gegen eine <a href="Proteinsequenz" class="mw-redirect" title="Proteinsequenz">Proteinsequenzdatenbank</a>

</td></tr>

<tr>

<td><b>PSI-BLAST</b>

</td>

<td><i>Position-Specific Iterative BLAST</i>: Benutzt man, um entfernte Verwandte eines Proteins zu bestimmen.

<p>Zuerst wird eine Liste aller sehr ähnlichen Proteine erstellt. Über diesen Proteinen wird ein Profil erstellt, eine Art gemittelte Sequenz. Daraufhin sendet man mit diesem Profil erneut eine Suchanfrage an die Proteindatenbank und erhält eine größere Gruppe ähnlicher Sequenzen. Mit dieser Gruppe kann man wieder ein neues Profil erstellen und den Prozess beliebig oft wiederholen.

Dadurch, dass verwandte Proteine in die Suche miteinbezogen werden, ist PSI-BLAST viel empfindlicher bei der Ermittlung weit entfernter Verwandtschaften als das gewöhnliche Protein-Protein BLAST.

</p>

</td></tr>

<tr>

<td><b>blastn</b>

</td>

<td>Vergleicht eine Nukleotidsequenz gegen eine Nukleotidsequenzdatenbank

</td></tr>

<tr>

<td><b>blastx</b>

</td>

<td>Vergleicht eine Nukleotidsequenz (in allen <a href="Offenes_Leseraster" class="mw-redirect" title="Offenes Leseraster">Leserastern</a> translatiert) gegen eine Proteindatenbank

<p>Man kann diese Möglichkeit nutzen, um eine mögliche Translation einer bekannten Nukleotidsequenz zu finden.

</p>

</td></tr>

<tr>

<td><b>tblastn</b>

</td>

<td>Vergleicht eine Proteinsequenz gegen eine Nukleotiddatenbank (dynamisch in allen Leserastern translatiert)

</td></tr>

<tr>

<td><b>tblastx</b>

</td>

<td>Vergleicht die <i>six-frame</i>-<a href="Translation_(Biologie)" title="Translation (Biologie)">Translation</a> einer Nukleotidsequenz gegen die <i>six-frame</i>-Translationen einer Nukleotidsequenzdatenbank.

<p>tblastx kann nicht mit der Nukleotiddatenbank auf der BLAST Webseite verwendet werden, da sie technisch sehr aufwändig ist!

</p>

</td></tr>

<tr>

<td><b>megablast</b>

</td>

<td><i>megablast</i> wird empfohlen zur Suche von identischen Sequenzen zu einer eigenen Sequenz. <i>megablast</i> wurde speziell erstellt, um besonders lange Sequenzen mit vorhandenen Gegenstücken aus der Datenbank abzugleichen.

<p><i>discontiguous megablast</i> wird empfohlen zur Suche nach Übereinstimmungen zwischen Sequenzen, die verteilt vorliegen, z. B. von verschiedenen Organismen stammen, und eine niedrige Übereinstimmungsrate haben.

</p>

</td></tr>

<tr>

<td><b>cdart</b>

</td>

<td><i>cdart</i> sucht Sequenzen mit einer möglichst identischen Anordnung von <a href="Proteindom%C3%A4ne" title="Proteindomäne">Proteindomänen</a> unter Zuhilfenahme der CDD (=conserved domain)-Datenbank (Import von Übereinstimmungen aus SMART und <a href="Pfam" title="Pfam">Pfam</a>) und vergleicht sie mit dem gesuchten Protein und dessen Domänen.

</td></tr></tbody></table>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Suchergebnisse">Suchergebnisse</h2></div>

<p>Die <a href="Homologie_(Genetik)" title="Homologie (Genetik)">Homologie</a> der bearbeiteten Suchsequenz wird anhand von <i>Score</i> und <i>E-Wert</i> definiert.

</p><p>Der Score ist eine quantitative Bewertung der Ähnlichkeit der Suchsequenz mit einer bekannten Sequenz (je höher, desto höher ist auch die Identität der Sequenzen).

</p><p>Der E-Wert gibt die erwartete Anzahl der Hits an, deren Score mindestens so groß ist wie der beobachtete (je kleiner, desto besser).

</p><p>Die Abkürzungen vor und innerhalb der Suchergebnisse bedeuten (Auswahl):

</p>

<td>GenBank</td>

<td><i>gi-number</i>|<b>gb</b>|<i>accession</i>|<i>locus</i>

</td></tr>

<tr>

<td>EMBL Data Library</td>

<td><i>gi-number</i>|<b>emb</b>|<i>accession</i>|<i>locus</i>

</td></tr>

<tr>

<td>DDBJ, DNA Database of Japan</td>

<td><i>gi-number</i>|<b>dbj</b>|<i>accession</i>|<i>locus</i>

</td></tr>

<tr>

<td>NCBI Reference Sequence</td>

<td><i>gi-number</i>|<b>ref</b>|<i>accession</i>|<i>locus</i>

</td></tr>

<tr>

<td>SWISS-PROT</td>

<td><i>gi-number</i>|<b>sp</b>|<i>accession</i>|<i>name</i>

</td></tr>

<tr>

<td>General database identifier</td>

<td><i>database</i>|<i>identifier</i>

</td></tr>

<tr>

<td>Local Sequence identifier</td>

<td><i>identifier</i>

</td></tr></tbody></table>

<p><i>Anm: Die gi-Nummer ist eine Abfolge von Ziffern, die einen Datenbankeintrag des NCBI markiert.</i>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Siehe_auch">Siehe auch</h2></div>

<ul><li><a href="FASTA-Algorithmus" title="FASTA-Algorithmus">FASTA-Algorithmus</a></li>

<li><a href="Dotplot" title="Dotplot">Dotplot</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Stephen F. Altschul, Thomas L. Madden, Alejandro A. Schäffer, Jinghui Zhang, Zheng Zhang, Webb Miller, David J. Lipman: <i>Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs.</i> In: <i><a href="Nucleic_Acids_Research" title="Nucleic Acids Research">Nucleic Acids Research</a>.</i> Bd. 25, Nr. 17, 1997, S. 3389–3402, <a href="https://doi.org/10.1093/nar/25.17.3389" class="extiw external" title="doi:10.1093/nar/25.17.3389">doi:10.1093/nar/25.17.3389</a>.</li>

<li>Lewis Y. Geer, Michael Domrachev, David J. Lipman, Stephen H. Bryant: <i>CDART: Protein Homology by Domain Architecture.</i> In: <i>Genome Research.</i> Bd. 12, 2002, <span class="-print"><a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%221088-9051%22&key=cql">1088-9051</a></span></span>, S. 1619–1623, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12368255?dopt=Abstract">PMID 12368255</a>, <a href="https://doi.org/10.1101/gr.278202" class="extiw external" title="doi:10.1101/gr.278202">doi:10.1101/gr.278202</a>.</li>

<li>Ian Korf, Mark Yandell, Joseph Bedell: <i>BLAST. (An essential Guide to the Basic Local Alignment Search Tool).</i> O’Reilly, Beijing u. a. 2003, ISBN 0-596-00299-8.</li>

<li>Scott McGinnis, Thomas L. Madden: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://nar.oxfordjournals.org/cgi/content/full/32/suppl_2/W20"><i>BLAST: at the core of a powerful and diverse set of sequence analysis tools.</i></a> In: <i>Nucleic Acids Research.</i> Bd. 32, Supplement 2, 2004, S. W20–W25, <a href="https://doi.org/10.1093/nar/gkh435" class="extiw external" title="doi:10.1093/nar/gkh435">doi:10.1093/nar/gkh435</a>.</li>

<li>Clare Sansom: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://bib.oxfordjournals.org/cgi/reprint/1/1/22.pdf"><i>Database searching with DNA and protein sequences: an introduction.</i></a> (PDF; 203 kB) In: <i>Briefings in Bioinformatics.</i> Bd. 1, Nr. 1, 2000, <span class="-print"><a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%221467-5463%22&key=cql">1467-5463</a></span></span>, S. 22–32, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11466971?dopt=Abstract">PMID 11466971</a>, <a href="https://doi.org/10.1093/bib/1.1.22" class="extiw external" title="doi:10.1093/bib/1.1.22">doi:10.1093/bib/1.1.22</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi">NCBI Blast</a> – <a href="National_Center_for_Biotechnology_Information" title="National Center for Biotechnology Information">National Center for Biotechnology Information</a></li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ebi.ac.uk/Tools/sss/ncbiblast/">NCBI BLAST+</a> – <a href="European_Bioinformatics_Institute" title="European Bioinformatics Institute">European Bioinformatics Institute</a></li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgBlat/">BLAT</a> – <a href="University_of_California%2C_Santa_Cruz" title="University of California, Santa Cruz">University of California, Santa Cruz</a></li>

<li>Das Mitrion-C Open Bio Project bietet eine Mitrion FPGA basierte spezielle Version von BLAST auf <a rel="nofollow" class="external text" href="https://mitc-openbio.sourceforge.net/">SourceForge</a>.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><a href="Stephen_F._Altschul" class="mw-redirect" title="Stephen F. Altschul">Stephen F. Altschul</a>, Warren Gish, Webb Miller, Eugene W. Myers, David J. Lipman: <i>Basic local alignment search tool.</i> In: <i>Journal of Molecular Biology.</i> Bd. 215, 1990, <span class="-print"><a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%220022-2836%22&key=cql">0022-2836</a></span></span>, S. 403–410, <a href="https://doi.org/10.1016/S0022-2836(05)80360-2" class="extiw external" title="doi:10.1016/S0022-2836(05)80360-2">doi:10.1016/S0022-2836(05)80360-2</a>.</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20080423234320/http://archive.sciencewatch.com/july-aug2000/sw_july-aug2000_page3.htm"><i>Sense from Sequences: Stephen F. Altschul on Bettering BLAST.</i></a> In: <i>sciencewatch.com.</i> 2000, archiviert vom <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r250917974">

/* start https://de.wikipedia.org/ */

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</style><span class="dewiki-iconexternal"><a class="external text" href="https://redirecter.toolforge.org/?url=http%3A%2F%2Farchive.sciencewatch.com%2Fjuly-aug2000%2Fsw_july-aug2000_page3.htm">Original</a></span> am <span style="white-space:nowrap;">23. April 2008</span><span>;</span><span class="Abrufdatum"> abgerufen am 7. Juli 2016</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ABLAST-Algorithmus&rft.title=Sense+from+Sequences%3A+Stephen+F.+Altschul+on+Bettering+BLAST&rft.description=Sense+from+Sequences%3A+Stephen+F.+Altschul+on+Bettering+BLAST&rft.identifier=https%3A%2F%2Fweb.archive.org%2Fweb%2F20080423234320%2Fhttp%3A%2F%2Farchive.sciencewatch.com%2Fjuly-aug2000%2Fsw_july-aug2000_page3.htm&rft.date=2000&rft.source=http://archive.sciencewatch.com/july-aug2000/sw_july-aug2000_page3.htm"> </span></span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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