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「Needleman -Wunsch」による「Global Alignment」アルゴリズムを使用して、タンパク質のペアワイズ シーケンス アラインメントを実装しようとしています。

ソース コードに 'Blosum62 Matrix' を含めて、スコアリングを実行したり、2 次元マトリックスを埋めたりする方法がよくわかりません。

私がグーグルで検索したところ、ほとんどの人が標準の「Blosum62 マトリックス」を含むフラット ファイルを使用することを提案していることがわかりました。このフラット ファイルから読み取り、コード化された "Blosum62 Martrix" に入力する必要があるということですか?

また、別のアプローチとして、数式を使用してプログラミング ロジックに組み込み、「Blosum62 マトリックス」を構築することもできます。しかし、このオプションについてはよくわかりません。

どんなアイデアや洞察も大歓迎です。

ありがとう。

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どの言語で作業しているかを知っておくと、正しい用語を理解するのに役立ちますが、私が行ったことは、マップのマップ (または Python を使用している場合は辞書) を使用することでした。

これは Groovy での私のコードの例ですが、他の言語にもかなり移植可能です。

def blosum62 = [
Cys:[Cys:9, Ser:-1, Thr:-1, Pro:-3, Ala:0,  Gly:-3, Asn:-3, Asp:-3, Glu:-4, Gln:-3, His:-3, Arg:-3, Lys:-3, Met:-1, Ile:-1, Leu:-1, Val:-1, Phe:-2, Tyr:-2, Trp:-2],
Ser:[Cys:-1,Ser:4,  Thr:1,  Pro:-1, Ala:1,  Gly:0,  Asn:1,  Asp:0,  Glu:0,  Gln:0,  His:-1, Arg:-1, Lys:0,  Met:-1, Ile:-2, Leu:-2, Val:-2, Phe:-2, Tyr:-2, Trp:-3],
Thr:[Cys:-1,Ser:1,  Thr:4,  Pro:1,  Ala:-1, Gly:1,  Asn:0,  Asp:1,  Glu:0,  Gln:0,  His:0,  Arg:-1, Lys:0,  Met:-1, Ile:-2, Leu:-2, Val:-2, Phe:-2, Tyr:-2, Trp:-3],
Pro:[Cys:-3,Ser:-1, Thr:1,  Pro:7,  Ala:-1, Gly:-2, Asn:-1, Asp:-1, Glu:-1, Gln:-1, His:-2, Arg:-2, Lys:-1, Met:-2, Ile:-3, Leu:-3, Val:-2, Phe:-4, Tyr:-3, Trp:-4],
Ala:[Cys:0, Ser:1,  Thr:-1, Pro:-1, Ala:4,  Gly:0,  Asn:-1, Asp:-2, Glu:-1, Gln:-1, His:-2, Arg:-1, Lys:-1, Met:-1, Ile:-1, Leu:-1, Val:-2, Phe:-2, Tyr:-2, Trp:-3],
Gly:[Cys:-3,Ser:0,  Thr:1,  Pro:-2, Ala:0,  Gly:6,  Asn:-2, Asp:-1, Glu:-2, Gln:-2, His:-2, Arg:-2, Lys:-2, Met:-3, Ile:-4, Leu:-4, Val:0,  Phe:-3, Tyr:-3, Trp:-2],
Asn:[Cys:-3,Ser:1,  Thr:0,  Pro:-2, Ala:-2, Gly:0,  Asn:6,  Asp:1,  Glu:0,  Gln:0,  His:-1, Arg:0,  Lys:0,  Met:-2, Ile:-3, Leu:-3, Val:-3, Phe:-3, Tyr:-2, Trp:-4],
Asp:[Cys:-3,Ser:0,  Thr:1,  Pro:-1, Ala:-2, Gly:-1, Asn:1,  Asp:6,  Glu:2,  Gln:0,  His:-1, Arg:-2, Lys:-1, Met:-3, Ile:-3, Leu:-4, Val:-3, Phe:-3, Tyr:-3, Trp:-4],
Glu:[Cys:-4,Ser:0,  Thr:0,  Pro:-1, Ala:-1, Gly:-2, Asn:0,  Asp:2,  Glu:5,  Gln:2,  His:0,  Arg:0,  Lys:1,  Met:-2, Ile:-3, Leu:-3, Val:-3, Phe:-3, Tyr:-2, Trp:-3],
Gln:[Cys:-3,Ser:0,  Thr:0,  Pro:-1, Ala:-1, Gly:-2, Asn:0,  Asp:0,  Glu:2,  Gln:5,  His:0,  Arg:1,  Lys:1,  Met:0,  Ile:-3, Leu:-2, Val:-2, Phe:-3, Tyr:-1, Trp:-2],
His:[Cys:-3,Ser:-1, Thr:0,  Pro:-2, Ala:-2, Gly:-2, Asn:1,  Asp:1,  Glu:0,  Gln:0,  His:8,  Arg:0,  Lys:-1, Met:-2, Ile:-3, Leu:-3, Val:-2, Phe:-1, Tyr:2,  Trp:-2],
Arg:[Cys:-3,Ser:-1, Thr:-1, Pro:-2, Ala:-1, Gly:-2, Asn:0,  Asp:-2, Glu:0,  Gln:1,  His:0,  Arg:5,  Lys:2,  Met:-1, Ile:-3, Leu:-2, Val:-3, Phe:-3, Tyr:-2, Trp:-3],
Lys:[Cys:-3,Ser:0,  Thr:0,  Pro:-1, Ala:-1, Gly:-2, Asn:0,  Asp:-1, Glu:1,  Gln:1,  His:-1, Arg:2,  Lys:5,  Met:-1, Ile:-3, Leu:-2, Val:-3, Phe:-3, Tyr:-2, Trp:-3],
Met:[Cys:-1,Ser:-1, Thr:-1, Pro:-2, Ala:-1, Gly:-3, Asn:-2, Asp:-3, Glu:-2, Gln:0,  His:-2, Arg:-1, Lys:-1, Met:5,  Ile:1,  Leu:2,  Val:-2, Phe:0,  Tyr:-1, Trp:-1],
Ile:[Cys:-1,Ser:-2, Thr:-2, Pro:-3, Ala:-1, Gly:-4, Asn:-3, Asp:-3, Glu:-3, Gln:-3, His:-3, Arg:-3, Lys:-3, Met:1,  Ile:4,  Leu:2,  Val:1,  Phe:0,  Tyr:-1, Trp:-3],
Leu:[Cys:-1,Ser:-2, Thr:-2, Pro:-3, Ala:-1, Gly:-4, Asn:-3, Asp:-4, Glu:-3, Gln:-2, His:-3, Arg:-2, Lys:-2, Met:2,  Ile:2,  Leu:4,  Val:3,  Phe:0,  Tyr:-1, Trp:-2],
Val:[Cys:-1,Ser:-2, Thr:-2, Pro:-2, Ala:0,  Gly:-3, Asn:-3, Asp:-3, Glu:-2, Gln:-2, His:-3, Arg:-3, Lys:-2, Met:1,  Ile:3,  Leu:1,  Val:4,  Phe:-1, Tyr:-1, Trp:-3],
Phe:[Cys:-2,Ser:-2, Thr:-2, Pro:-4, Ala:-2, Gly:-3, Asn:-3, Asp:-3, Glu:-3, Gln:-3, His:-1, Arg:-3, Lys:-3, Met:0,  Ile:0,  Leu:0,  Val:-1, Phe:6,  Tyr:3,  Trp:1],
Tyr:[Cys:-2,Ser:-2, Thr:-2, Pro:-3, Ala:-2, Gly:-3, Asn:-2, Asp:-3, Glu:-2, Gln:-1, His:2,  Arg:-2, Lys:-2, Met:-1, Ile:-1, Leu:-1, Val:-1, Phe:3,  Tyr:7,  Trp:2],
Trp:[Cys:-2,Ser:-3, Thr:-3, Pro:-4, Ala:-3, Gly:-2, Asn:-4, Asp:-4, Glu:-3, Gln:-2, His:-2, Arg:-3, Lys:-3, Met:-1, Ile:-3, Leu:-2, Val:-3, Phe:1,  Tyr:2,  Trp:11]
]

これを使用すると、呼び出すことができます

def score = blosum62[Arg][Cys]
println("Substituting Arg by Cys gives " + score)
于 2010-03-04T17:01:43.230 に答える
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マトリックスは、NCBI の Web サイトからいつでもダウンロードできます。

ftp://ftp.ncbi.nih.gov/blast/matrices/BLOSUM62

他のマトリックスも親ディレクトリから入手できます。

行列計算を使った Needleman-Wunsch の実装を見たことがありません。マトリックスをコードに含めるか、別のファイルとして含める方がはるかに簡単です。

BLOSUM 行列の計算方法の詳細については、たとえばhttp://en.wikipedia.org/wiki/BLOSUMを参照してください。

于 2010-03-05T04:39:02.840 に答える
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はい、blosumマトリックスをハードワイヤードのコードとして実装できます。これにより、ある程度の速度が得られる可能性があります。しかし、間違いなく柔軟性が失われます。SubstitutionMatrixデータ型を返すなど、NCBI形式のリーダーを作成することをお勧めします。次に、そのような行列をオブジェクトとして渡すことができます。

SubstitutionMatrixオブジェクトは、2Dマトリックスと、アミノ酸名のデコードを担当する「何か」（ハッシュ配列など）を保持する場合があります。選択した言語によっては、列挙型を使用してアミノ酸タイプを表すこともできます。このような場合、それらを直接使用して2D配列をアドレス指定できます。

うまくいけば、これは明らかです、あなたが好き/必要な場合、私はより多くの詳細を書くことができます。

于 2010-11-23T21:19:16.393 に答える
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PAM 行列の場合のように、blosum 行列を別の行列から推測することはできません。すべての blosum は異なるデータ セットから計算され、それら自体の中で相関していません。

たとえば、PAM250 マトリックスは、PAM1 マトリックスを 250 倍したものです。しかし、これは BLOSUM には当てはまりません。たとえば、BLOSUM64 から BLOSUM80 を推測することはできません。

于 2010-03-10T16:56:39.627 に答える
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Java でこのリンクftp://ftp.ncbi.nih.gov/blast/matrices/BLOSUM62から blosum62 ファイルを解析する例を次に示します。

クラス解析を作成します。

private String[] rowData;
private final int MARTRIX_SIZE = 24;
private String[][] matrix = new String[MARTRIX_SIZE][MARTRIX_SIZE];
private HashMap<String, Integer> index = new HashMap<>();
private String filePath = "blosum62.txt";

public void blosumMartix() {
    File fileObj = new File(filePath);
    Scanner input;
    boolean readLine = true;
    int rowCounter = 0;

    try {
        input = new Scanner(fileObj);
        while (input.hasNext()) {
            String lineReader = input.nextLine().replaceAll("  ", " ");
            if (!lineReader.substring(0, 1).equals("#")) {
                if (readLine) {
                    readLine = false;
                    continue;
                }
                rowData = lineReader.split(" ");
                for (int i = 1; i < rowData.length; i++) {
                    matrix[rowCounter][i - 1] = rowData[i];
                }
                index.put(rowData[0], rowCounter);
                rowCounter++;
            }
        }

    } catch (FileNotFoundException ex) {
        ex.printStackTrace();
    }
}

ここで、例 A のコストを計算し、-4 を返す * を計算したい場合は、このためのメソッドを記述する必要があります。

public int getDistance(String strS1, String strS2) {
    try {
        return getDistance(matrixIndex.get(strS1), matrixIndex.get(strS2));
    } catch (Exception ex) {
        System.out.println("Key out of range, check your string input");
        System.exit(0);
    }
    return 0;
}

private int getDistance(int charS1, int charS2) {
    if (charS1 < 0 || charS1 > matrix[0].length) {
        System.out.println("Gap out of range");
        System.exit(1);
    }
    if (charS2 < 0 || charS2 > matrix[0].length) {
        System.out.println("Gap out of range");
        System.exit(2);
    }

    return Integer.parseInt(matrix[charS1][charS2]);
}

最後にメインメソッドで

Parsing parsing = new Parsing();
parsing.blosumMartix();
String result = parsing.getDistance("A", "*");
System.out.print(result);

これにより、-4 が出力されます。

于 2015-09-19T02:13:11.970 に答える