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BIOINFORMÁTICA

Universidade Federal do Tocantins Prof. Dr. Luiz Bertucci ([email protected]) Gurupi 2013 Aulas 2 e 3 – Alinhamento de sequências biológicas

Alinhamento sequências biológicas

• (^) um alinhamento de sequências biológicas consiste da comparação entre duas ou mais sequências buscando padrões de caracteres comuns e estabelecimento de correspondências resíduo-resíduo ao longo das sequências analisadas;
• (^) o alinhamento de sequências consiste de um dos processos mais importantes e fundamentais da bioinformática. Um alinhamento de sequências de proteínas

• (^) os blocos que formam as sequências biológicas (aminoácidos e nucleotídeos) podem ser considerados “ fósseis moleculares ”; estes guardam a história de milhões de anos de evolução;
• (^) as sequências gradualmente acumulam mutações e divergem no tempo, entretanto, traços evolutivos se mantêm em certas porções das sequências permitindo a identificação de ancestralidade comum ;

Alinhamento sequências: bases evolucionárias

Alinhamento sequências: bases evolucionárias

alinhamento de sequências regiões de conservação parentesco evolutivo regiões de variação alterações evolutivas substituições inserções deleções

Alinhamento sequências: homologia, similaridade e identidade

• (^) sequências são homólogas quando elas possuem o mesmo ancestral, ou seja, origem evolutiva comum ;
• (^) similaridade corresponde a porcentagem de resíduos alinhados que são similares em propriedades físico-químicas , tais como tamanho, carga e hidrofobicidade;
• (^) identidade corresponde a porcentagem de resíduos alinhados que são iguais entre as sequências alinhadas.

Alinhamento sequências: similaridade X identidade

• (^) para sequências de nucleotídeos , similaridade de sequência e identidade são sinônimos ;
• (^) para sequências proteicas , entretanto, similaridade e identidade são dois conceitos são muito diferentes , ou seja, são a porcentagem de correspondências de resíduos com características físico-químicas similares e porcentagem de correspondências de resíduos idênticos, respectivamente;

Alinhamento sequências: homologia X similaridade

• (^) geralmente se os níveis de similaridade entre sequências é alto, podemos inferir relações evolucionárias entre elas;
• (^) mas que nível de similaridade podemos inferir que uma sequência é homóloga a outra??
• (^) a resposta a essa pergunta é: depende do tipo e do tamanho da sequência.

Alinhamento sequências: homologia X similaridade

• (^) para sequências de nucleotídeos , as sequências devem ter acima de 25% de identidade ;
• (^) para proteínas:

Alinhamento de 2 sequências ( pairwise sequence alignment ) Alinhamento global:

• as sequências são alinhadas do início ao fim , considerando todo o comprimento das sequências de uma vez;
• é indicado para realização de alinhamentos entre sequências mais próximas evolutivamente e de comprimento parecido ;
• para sequências evolutivamente divergentes e de tamanhos muito diferente, este método pode não ser bom para gerar o alinhamento ótimo, pois falha no reconhecimento de regiões locais altamente similares entre as duas sequências.

Alinhamento de 2 sequências ( pairwise sequence alignment **) Alinhamento local: *** nesta abordagem, assume-se que as sequências não possuem tem alta similaridade considerando as sequências como um todo;

• alinha-se subsequências conservadas , ou seja, reconhece regiões locais altamente conservadas sem considerar as demais regiões das sequências;
• esta abordagem é interessante quando se trabalha com sequências mais divergentes evolutivamente e com tamanhos distintos , buscando localizar padrões (como domínios ou motifs ).

Alinhamento de 2 sequências: Gráfico de pontos ( dot plot

method )

• (^) forma simples de visualização que fornece um panorama da similaridade entre duas sequências;
• (^) é uma matriz:
  • (^) linhas: cada resíduo da primeira sequência;
  • (^) colunas: cada resíduo da segunda sequência.
• o processo é realizado comparando-se (levando em consideração similaridade/identidade) cada resíduo de uma sequência com todos os resíduos da outra sequência;

Alinhamento de 2 sequências: Gráfico de pontos ( dot plot

method )

• (^) preenchimento da matriz: em branco : resíduos diferentes; preencher : resíduos similares ou idênticos; diagonais : regiões de similaridade com pontos contíguos.

Alinhamento de 2 sequências: Gráfico de pontos ( dot plot

method )

• (^) sequência comparada com ela mesma para identificar repetições internas:

Alinhamento de 2 sequências: Gráfico de pontos ( dot plot

method )

• (^) sequência comparada com ela mesma para identificar se ela é palindrômica: