1) 产生背景
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2002年的时候,随着人类基因组项目不断推进,需要将大量ESTs(300万)
及mouse基因组的reads (130万)比对到人类基因组来进行注释,而这项任务需要在2周内完成 (90 CPU Linux
集群),因为blast工具速度相对偏慢,结果也不易处理,无法提供intron
的信息等,因此一款新的比对软件的开发迫在眉睫。为了完成这项任务,W.James
Kent(UCSC)开发了一款生物信息学软件BLAT全称为BLAST-Like Alignment Tool。blat的速度大概是blast
的500倍,且可以共线性输出结果,易解读。
2)大致原理
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比对软件一般是分为两部分来完成的.首先是搜索阶段(search
stage):搜索两个序列之间可能是同源的部分;然后是比对阶段(alignment
stage):更加仔细的审视上述可能是同源的部分,对于按照一定的标准被确定是同源的部分进行比对(align)。
DNA上的BLAT被设计为快速发现长度>=25个碱基,相似性>=95%的序列。 蛋白质上的BLAT将发现长度>=20个碱基,相似性>=80%的序列。
3.1)将mRNA
比对到同种基因组来预测其在基因组上的坐标3.2)一个物种的蛋白或者mRNA比对到另外一个同源物种的数据库(
基因组),来请确定同源区域,适用于进化不太远的物种。3.3)可以用来做蛋白序列间的比对,但是作者并不推荐。因为利用BLASTP足够灵敏胜任,而blat相对不足。
3.4)确定基因的外显子和内含子在基因上的分布
4)与blast的区别
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4.1)blat是对目标数据库构建索引,然后通过查询序列(query sequence) 线性搜索;Blast是将查询序列索引化,然后线性搜索庞大的目标数据库;
4.2)blast是将搜索数据库中所有与子系列精确匹配的序列(hits),作为种子,向两个方向继续延伸(extonsion)每个精确匹配,即延伸发生在一两个相邻位置hits
;blat则可以扩展任何数目的hits(perfect or near-perfect hits)。
4.3)
blast将两个序列之间的每个同源区域作为单独的比对结果返回 (often exons),BLAT将它们’’缝合''在一起形成一个大的比对
(larger alignments ,typically genes)。blat有特殊的代码处理RNA/DNA比对过程中的内含子
。因此在RNA/DNA比对中,blast
返回的是一个包含每个exton的比对结果,而blat返回的结果是一个大的比对结果,可以给出正确的剪切位点(splice sites)。
5) 在linux中安装及命令的运用
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这里不做重点介绍,详细可参考
https://www.cnblogs.com/adawong/articles/7460300.html
http://www.mamicode.com/info-detail-107191.html
基本命令为:blat database query [-参数] output
6) 格式解读(默认格式为例,M8格式会在blast结果中介绍)
第一列:ACTIONS,其中点击ucsc browser可以在浏览详细图解信息,detials可以参看序列比对的详细信息
第二列:QUERY,表示query的序列名称
第三列:SCORE,得分情况,得分越高说明比对越好 。参数以score排序
第四列:START,query比对的其实位置
第五列:END,query比对结束的位置
第六列:QSIZE,表示query序列长度
第七列:IDENTITY,比对相似率
第八列:CHRO,位于哪条染色体上
第九列:STRAND,表示位于染色体的正链还是负链
第10列:START,表示位于染色体的起始位置
第11列:END,表示位于染色体的终止位置
第12列:SPAN,表示的是比对位置在染色体上的跨度。
而在linux中默认输出格式为psl格式,因为blat可以输出多种格式,因此这里就不在一一介绍。
8)参考资源:
Systematic identification of novel protein domain families associated with nuclear functions
Using BLAT to find sequence similarity in closely related genomes
https://www.cnblogs.com/adawong/articles/7460300.html
http://genome.ucsc.edu/FAQ/FAQblat.html
https://baike.baidu.com/item/blat/2088564
https://en.wikipedia.org/wiki/BLAT_(bioinformatics)