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Z̴sw]eSſ5Wț3opu:d^ʇ5s]bgnhg8cA9W5 } g+w+sxʀJly;lI1Hcc&L(ca;Aԙ(a\,8H|X( LtEҼ^ \'((?..tfAֹ}Xa19[E,dv"WvAUUY\P-i;BYҙEUVUIaټ2Qk:SLR(tvA|*38LUe]hA3W"6m2L#+[i~|7yXSd#*]ɣMBUGR!3lyl{: MVΜY/FEF,(_m6,K[T#'Y343O-~nC-_BwF*PO^(yn1AC\'(Q*smQ&#UZ@ihXIX] ;8r=jUVԭg:~h0,jqP%uJrL)@¸T 20a:t"Imf׾[6 VԑCߵ@1jc%;}3Z|/e%$ee{p\w*)؜if{1fEfXa K6ׅ2)Ai+s}adQ26%@ 23 (*hñ:q~(1Y["J:U6 :B ᆪuUVRc(3J_:'*Hڪ ʓlBɺ>&~J0͈$U+Qv^Ϝ%Re92T7Ҥ^(Re`U~Vƒ>wťPԢ *)SPVo'.¡|uTkVGrkr7>VJ*1;3Ip3^bF3|zX˵E VAGXs J%mB\% acdWDO4),e%Rj[鑿~W(Q2$zs҉*(3C%:ɷFԀ`Te'!t(oez32'2ܶN[*QLne۪%' 1U9FPbP:V΅ !~E‡/~dU1Yn؏Ż+;IWfg=dDx]n-uPmJhᇉ2f6/auFXeȀnЍ#Ņ?dg48ŋVD$kZvf X?260Ө Hʘ(!3Qf9'hKA )>A&IOD ̿Z@2e+PJreAVu>M@$cպUe9BYڪ,.2Fn( 戸 htP-W{-BH^ΐx29Cvqء> M } 23a+D/3̷Qd1&bnj2CXS@IAV,BPN7/|=cDzL 9pŭ>^" mj/s dr嫬|tA,2l_\)om0@#>>BiWPf-/&ʂC_ 1r CQb)BFoU>[2v|$5y_b=Ձڗӂ5b]㌋7PK3lvFlXǮv&\?ȨL/iGic @ |}1 M(%NMxf&~51=~EYˣ;tjm[(SSZJwJs:R%sjFJ{^X(-og\ =K>+W;bϢtDP v2;Ix,>"җ3a)YS3QAU[((y-JkIBi5J|!J@2ץ+2 vcR>G<~ %&ǵDbVpՙh&ŠZ,vnALAYv3DY~.񊓁z7Jƺ:`>/:vG-e.GX)\)չ@zckCd1fX,E7(OQzS(Y"Jks[,=S8sJ21g$' l3`QTeoEe[zWN1BN,_Ϯ֪[@AL\L%wGueQqe1Pd@ \P9S%`BJߢd4[Yr8=2)(1Ƚ-IFo[& ́O>E~YO&=!!18NbFB!/$)۟BI '9nx?AeQb}\-U^Ai1gopO)+(.̐s!J NH*Ey>C͚R?B1JN`Q-_*>Ip*5Xd׸;Qƈ,ԛ4cJ{PY}q|Rz;h$<.GOUD nn~5KrMTg:= r؅8+'9'=x>|/yDט<nİ\&ObJW?GI02gP֩8}^p) 0-:/S+,|;ya>{PdXedctn"d[P%߂Lwpf(=2#lpm~1eE`TO|2Ob=?iG#)dETf(3dyjG%1$\r$ n)(}Viҿ .aVTc%kqsjSeUJwFVHѹ]D鵶HWuz:>#NB #qEvkwmx %üWBT G^ΏIENDB`s(    DOTLETlhttp://alggen.lsi.upc.es/softpublic/dotlet/Dotlet.html&Needleman & Wunsch Dhttp://www.ebi.ac.uk/emboss/align/"Smith e Waterman Dhttp://www.ebi.ac.uk/emboss/align// 00DTimes New Romanll+b0DCourier Newmanll+b01 DMS Minchowmanll+b00DSymbolhowmanll+b0 B((.2 @n?" dd@  @@`` x<N(4  &  N   ! $" %(  *  b$̵[kjjckb$GVm6.$b$ē=w7С̸n3ݿo3&b$Lxwq(%uL Zb$XIRzޝtSʤ1lgb$Bn) 3Hڒs|[$$b$-$ ^5к3^ 0e0e     A@  A5% 8c8c     ?1 d0u0@Ty2 NP'p<'pA)BCD|E||S"@AYʚ;~:ʚ;g4dddd,! b0ppp@ <4!d!d8i0l*<4dddd8i0l* <4BdBd8g0l0___PPT10 pp~___PPT9`? %D76           !"$ #%!&"'#($)%t  0` ` ̙33` 333MMM` ff3333f` f` f` 3>?" dd@,|?" dd@   " @ ` n?" dd@   @@``PR    @ ` ` p>>  6(    6, "P , m9Fare clic per modificare lo stile del titolo dello schema: :G  00 , " , uFare clic per modificare gli stili del testo dello schema Secondo livello Terzo livello Quarto livello Quinto livello: v  0| "`` , X*  0, "`  , Z*  0(, "`  , Z*B  s *޽h ? ̙33 *Struttura predefinita0 ^V0(    0@Q2  V"Allineamento di sequenze proteiche#(2#`H  0޽h ? ̙330 @B(     0>3P] Una proteina composta da 20 diversi amino acidi uniti da legami peptidici. Si definisce: struttura primaria: la sequenza dei residui struttura secondaria: la parziale strutturazione 3-D di residui adiacenti struttura terziaria: l organizzazione strutturale globale della proteina struttura quaternaria: l associazione di pi strutture terziarie Proteine che svolgono funzioni simili o anche identiche possono differire molto nella struttura primaria, molto meno nella secondaria e nella terziaria. Anche nella sequenza primaria sono per presenti delle conservazioni, che si rendono evidenti mediante l allineamento. \(2 2(2\66,_H  0޽h ? ̙330 nfP (     0U3` fPer gli allineamenti tra proteine ci interessa principalmante la struttura primaria, quindi la sequenza dei residui che la compongono. Allineare due o pi proteine significa trovare il modo migliore di sovrapporle, alla ricerca di pattern e motivi comuni. Trovare un motivo comune tra due proteine significa individuare il motivo evolutivo per cui esse sono da considerarsi simili e da questo prendere spunto per capire i meccanismi d azione o le caratteristiche strutturali comuni. Da un punto di vista informatico una proteina una stringa pi o meno lunga composta da un alfabeto di venti lettere.p(2y(2(2x(2zv. H  0޽h ? ̙33# 0   `Q (    0 duplicazione 2 F ` `     6   03 `  8Gene 1(2  03`  8Gene 1(2TB  c $D @  @ F ` `   PP 6  03 `  8Gene 1(2  03`  8Gene 2(2TB  c $D @  @ RB  s *D    083 0  ; mutazione 2  * 030   X&cambio di funzione funzione mantenuta' 2'RB . s *D  8    3p    63 6  < Gene nuovo (2  & 03  ? Gene antenato(2ZB + s *D`   , 0x3 d  ; mutazione 2 TB /B c $D p TB 0 c $D  ZB 1 s *D   2 03`   U!stessa funzione, diversa sequenza"(2"H  0޽h ? ̙3340 t(    0,3`  KCome cambiano le proteine 2  0850  XUna proteina presente in un organsimo pu cambiare in seguito a mutazioni nella sua sequenza codificante. Le mutazioni possono essere puntiformi o pi estese. Sostituzione - una base viene sostituita con un altra Inserzione - una o pi basi vengono inserite Delezione - una o pi basi vengono tolte Inversione - un tratto di DNA si inverte^V(2 + #  ,  I  05 ; i%Il codice genetico ridondante, perci non sempre una sostituzione porta ad un cambiamento di amino acido: ho una mutazione silente e la proteina resta identica a prima. Negli altri casi, dal punto della mutazione, gli amino acidi cambiano, e la proteina pu diventare da l irriconoscibile. (&(2}H  0޽h ? ̙33r0 "(    <5`E OAllineamenti facili e difficili c  05p > VILMA ATGFR EACVG TPLKT VILMA ATGFR EACLG TPLKT VILMA ATEAR EACVG TPLKT VILMA ATGPR EACMG TPLKT VILMA ATGFR EACVG TPLKT ***** **--* *** * *****X 2'8  <D#5 Y ^ tVILMA ATGFR EACVG TPLKT --LMT QTG-R ERTGA TP--- --LMT QTGHR LMTGA LP-K- --LMT QTGFR ERTGA TP--- --LMT QTG-R ERTGA TP--- **- -** * --- -*  0tA5`` L Facile: anche dall osservazione si intuisce il giusto allineamentoC 2CH  0E5 0   Difficile: servono dei metri di giudizio oggettivi per valutare la qualit dell allineamento] 2]H  0޽h ? ̙33Y 0     (     0M5<  FIdentit di sequenza: 21/35 = 60 % numero di residui identici appaiati dopo l allineamento Similarit di sequenza: 4/35 = 11.5 % numero di residui con caratteristiche chimico-fisiche simili appaiati dopo l allineamento. I criteri per la similarit tra i residui vanno valutati bene perch alla fine determinano la qualit dell allineamento.F]yI,<5  <Y5`^ HValutare un allineamento  0x_5"B h.Bisogna prendere in considerazione 2 parametri/ 2#   0Td5p   > 2   0i5 TVILMA ATGFR EACVG TPLKT MTGAP LPYND QRTED VLKMA ASGFR LVCIG KYWKT MTGAP LPWND YTRENU 2  <f5z )Lunghezza: 35 residuiH  0޽h ? ̙330 6.$(  $ $ <5` T$Cosa significa allineare le proteine%% $ 0x5<  LTrovare il modo di convertire le sequenze inserendo il minor numero possibile di cambiamenti. Si assegnano dei criteri per valutare l importanza dei: MATCH: similarit positiva MISMATCH: similarit negativa GAP: similarit negativa che permette di migliorare l allineamento globale. L'(2U $ 0̣5 < JLe domande a cui rispondere sono: 1. Come assegno i punteggi per ogni posizione? 2. Qual il migliore algoritmo che permetta di valutare tutte le possibili combinazioni? 3. L allineamento finale significativo?"R-P ( <H $ 0޽h ? ̙330  P((  P P 05w PLe matrici di sostituzione 2d P 0<5  Confrontando gli amino acidi, opportuno creare dei criteri di similarit che non si basino solo sull identit assoluta, ma sulle loro caratteristiche chimico-fisiche. Se una coppia S/T si trova appaiata nell allineamento, lo score dovrebbe essere pi alto rispetto ad una coppia S/W, lo stesso per una coppia D/E rispetto ad una coppia D/K.Y(2YD P 0̵5  Inoltre alcuni amino acidi sembrano maggiormente conservati di altri, quindi un allineamento C/C dovrebbe essere pi premiato rispetto ad un A/A(2u P <|5[  yAromatici: WYF Idrofobici: VILMA Polari carichi: KRDE Polari non carichi: HCSTQNPGx P B ?"3 ` g   P H5 ?"9  y'caratteristiche chimico-fisiche comuni((2(' H P 0޽h ? ̙330 T(  Tx T 0x5 Pv  Una matrice di sostituzione una matrice 20 x 20 in cui per ogni posizione si riporta il punteggio di quella specifica coppia di amino acidi. Il punteggio deriva da osservazioni di varia natura(2$Ce T 05   Un meccanismo di punteggi che voglia tenere in considerazione solo le identit e non le similitudini, potr sempre utilizzare una matrice con valori alti nella diagonale principale e zero nelle altre posizioni.(2H T 0޽h ? ̙330 ^V\(  \  \ 66= TC |10 S | 0 10 T | 0 0 10 P | 0 0 0 10 A | 0 0 0 0 10 G | 0 0 0 0 1 10 N | 0 0 0 0 0 0 10 D | 0 0 0 0 0 0 0 10 E | 0 0 0 0 0 0 0 0 10 Q | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 H | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 R | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 K | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 M | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 I | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 L | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 V | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 Y | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 F | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 W | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 ------------------------------------------------------------ C S T P A G N D E Q H R K M I L V Y F W 6 ? 2 cc c c  cccc c $c$(c(,c,0c04c48c8cc? C >$#$(((C( \ 06Z` , BMatrice identit 2(H \ 0޽h ? ̙330 w`(  ` ` 05  = Matrici PAM 2 2 ` 06@0  61978: Margareth Dayhoff analizz 71 famiglie di proteine da un punto di vista evolutivo. Assunto: date delle sequenze correlate, possibile calcolare la probabilit con cui ogni aminoacido subisce una una mutazione e metterlo in relazione con la distanza evolutiva. Fatto questo, possibile ricavare tutte le probabilit di sostituzione data una distanza evolutiva. Si pu ricavare cos una tabella di Percent Accepted Mutations (PAM) per ogni distanza evolutiva a partire dalla PAM 1 (cio una tabella che prenda in considerazione una frequeza di sostituzione di 1 amino acido ogni 100) mediante estrapolazione, serve solo un indice di mutazione. La PAM 1, proprio perch 1 un passo piccolo, sar simile alla matrice identit. E possibile per da questa estrapolare tutte le altre matrici.((2YP|k yzH ` 0޽h ? ̙330 dG(  d d 0060 OSignificato della matrici PAM 2X d 0446p `$ 1 - Al crescere dell indice, ci si allontana dalla matrice identit e i singoli valori di probabilit sono pi  permissivi 2 - Ogni indice dice il numero di passi evolutivi che si prevede per le proteine in analisi. Quindi PAM 100 non significa che il 100% degli amnoacidi vengono sostituiti, ma che si prevedono 100 passi evolutivi, ognuno con le sue probabilit. 3 - E possibile che un residuo che ha una bassa probabilit di cambiare resti invariato per molti passi evolutivi. 4 - E possibile che una aminoacido che ha un alta probabilit di cambiare si presenti uguale dopo un certo numero di passi evolutivi. 5 - Se si confrontano proteine vicine, si devono usare PAM a basso indice, altrimenti ad alto indice.  2 H d 0޽h ? ̙33 0    h^ (  h h <I6Ii \PAM scoring matrix^ h 0N6 Derivano dalle PAM di probabilit e sono quelle che si usano davvero nei programmi di allineamento. Non riportano probabilit, ma punteggi (scores), calcolati in base a (28    h + h <R6   M (a,b) S (a,b) = int 10 x log ------------ C (a,b)7F` h 00 y h 0@U6   M(a,b), la probabilit ricavata dalla matrice PAM di probabilit. C (a,b) la probabilit di appaiamento casuale, cio considerando la frequenza media di ogni aminoacido come evento indipendente. :(2<{ h 0]6   5I valori cos ottenuti si definiscono log odds e permettono agli scores di essere sommati anzich moltiplicati nel calcolo globale dei punteggi di allineamento. 2(2& r>)A h <g6  => score 0 = p(osservato) = p(appaiamento casuale) => score < 0 = p(appaiamento casuale) > p(osservato) => score > 0 = p(osservato) > p(appaiamento casuale)   H h 0޽h ? ̙33.0 [.S. =MX-(  X X 0,v6 ^ [C | 12 S | 0 2 T | -2 1 3 P | -3 1 0 6 A | -2 1 1 1 2 G | -3 1 0 -1 1 5 N | -4 1 0 -1 0 0 2 D | -5 0 0 -1 0 1 2 4 E | -5 0 0 -1 0 0 1 3 4 Q | -5 -1 -1 0 0 -1 1 2 2 4 H | -3 -1 -1 0 -1 -2 2 1 1 3 6 R | -4 0 -1 0 -2 -3 0 -1 -1 1 2 6 K | -5 0 0 -1 -1 -2 1 0 0 1 0 3 5 M | -5 -2 -1 -2 -1 -3 -2 -3 -2 -1 -2 0 0 6 I | -2 -1 0 -2 -1 -3 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 2 5 L | -6 -3 -2 -3 -2 -4 -3 -4 -3 -2 -2 -3 -3 4 2 6 V | -2 -1 0 -1 0 -1 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 2 4 2 4 F | -4 -3 -3 -5 -4 -5 -4 -6 -5 -5 -2 -4 -5 0 1 2 -1 9 Y | 0 -3 -3 -5 -3 -5 -2 -4 -4 -4 0 -4 -4 -2 -1 -1 -2 7 10 W | -8 -2 -5 -6 -6 -7 -4 -7 -7 -5 -3 2 -3 -4 -5 -2 -6 0 0 17 -------------------------------------------------------------- C S T P A G N D E Q H R K M I L V F Y W@\ 2# # #  #  # # # #  #   #   #  $#$ (#( ,#, 0#0 4#4 8#8 <#< # # # # "#  #  %# # (# # + #  $#$ .(#( ,#, 10#0 4#4 48#8 <#< /# # # # :#  #  8# # # # @# # A #  $#$ ?(#( ,,  X 0xw6`P AMatrice PAM 250 2 X 0Ъ6 ` >E possibile che certe mutazioni abbiano uno score pi alto di certe conservazioni, perch cos stato osservato...u(2uSF  @p MX  @pl2 X <ԔP @pl2 X <Ԕ pl2 X <Ԕ@ 0 0 ZB  X s *D  ZB  X s *D  0 ZB  X s *Dp  p p  CX #""aa`app  &X <̹6?   V  @` %X <6?p   V  @` $X <6?0 p  V  @` #X <L6? 0  V  @` "X <6?   V  @` !X <d6?p   V  @`  X <H6?  V  @` X <,6?p  V  @` X <7?0p  V  @` X <|7?0  V  @` X <7?  V  @` X <7?p  V  @` X <7? V  @` X <H/7?p V  @` X <087?0p V  @` X <@7?0 V  @` X <I7? V  @` X <@R7?p V  @` X <[7? V  @` X <4d7?p V  @` X <m7?0p V  @` X <u7?0 V  @` X <~7? V  @` X <ć7?p V  @``B -X 0o ?pZB .X s *1 ?pZB /X s *1 ?pZB 0X s *1 ?p  `B 2X 0o ?p  `B 3X 0o ?pp ZB 4X s *1 ? ZB 5X s *1 ? ZB 6X s *1 ?00 ZB 7X s *1 ?pp ZB 8X s *1 ? `B 9X 0o ?  >X 07  5100 2 ?X 07 P 480 2 @X 07  460 2 AX 0p70   440 2 BX 0D7 @  420 2 DX 0|7 0P  450 2 EX 07   5100 2 FX 0ئ7   5150 2 GX 07   5200 2 HX 0X7 @`  5250 22 JX  BeQCSENGaHIeQJQ8c ť`TES;ť`TES;eQES;eQpp  KX 007   5PAM 2 LX 67   Sdiff. % 2H X 0޽h ?JX ̙3310 0lq(  l l 07 @Matrici BLOSUM 2 l 07p ( )1992: Henikoff e Henikoff utilizzarono la banca dati definita BLOCKS (contenente allineamenti multipli di sequenze proteiche senza gap ognuno caratterizzato da varie lunghezze delle proteine e da diversi valori di conservazione minimi) come fonte di osservazione delle probabilit di sostituzione.* 2*,  F   l  p ( l <`7  ~ B (a,b) S (a,b) = int k x log ------------ C (a,b)6D` l 00  l 0,7    NB (a,b), la probabilit ricavata dall osservazione dei vari BLOCKS C (a,b) la probabilit di appaiamento casuale, cio considerando la frequenza media di ogni aminoacido come evento indipendente. k 3/log(2) oppure 2/log(2)Z 2<{H l 0޽h ? ̙330 @ x0(  x x 0<7 p CMatrice BLOSUM 62 28 `P  x)6 x 67`P FA | 4 R | -1 5 N | -2 0 6 D | -2 -2 1 6 C | 0 -3 -3 -3 9 Q | -1 1 0 0 -3 5 E | -1 0 0 2 -4 2 5 G | 0 -2 0 -1 -3 -2 -2 6 H | -2 0 1 -1 -3 0 0 -2 8 I | -1 -3 -3 -3 -1 -3 -3 -4 -3 4 L | -1 -2 -3 -4 -1 -2 -3 -4 -3 2 4 K | -1 2 0 -1 -3 1 1 -2 -1 -3 -2 5 M | -1 -1 -2 -3 -1 0 -2 -3 -2 1 2 -1 5 F | -2 -3 -3 -3 -2 -3 -3 -3 -1 0 0 -3 0 6 P | -1 -2 -2 -1 -3 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -1 -2 -4 7 S | 1 -1 1 0 -1 0 0 0 -1 -2 -2 0 -1 -2 -1 4 T | 0 -1 0 -1 -1 -1 -1 -2 -2 -1 -1 -1 -1 -2 -1 1 5 W | -3 -3 -4 -4 -2 -2 -3 -2 -2 -3 -2 -3 -1 1 -4 -3 -2 11 Y | -2 -2 -2 -3 -2 -1 -2 -3 2 -1 -1 -2 -1 3 -3 -2 -2 2 7 V | 0 -3 -3 -3 -1 -2 -2 -3 -3 3 1 -2 1 -1 -2 -2 0 -3 -1 4 ---------------------------------------------------------------- A R N D C Q E G H I L K M F P S T W Y VfG 2?    ,   l2 x <ԔP @ l2 x <Ԕ `Pl2 x <Ԕ 0 k  x 07` o Non si verifica mai che certe mutazioni abbiano uno score pi alto di certe conservazioni, come accade invece nelle PAM. In effetti una identit minima nel BLOCK del 62% lo esclude(2y:H x 0޽h ? ̙330 JBPp(  p p 08` HDifferenze PAM -BLOSUM 2 p 08  1 - Mentre le PAM fanno derivare le distanze evolutive dall assunzione che le mutazioni siano successive, indipendenti e che quindi si possano sommare, le BLOSUM non fanno assunzioni ma si basano sull osservazione di allineamenti esatti e reali. 2 - Mantre l indice PAM crescente indica scores per proteine pi distanti fra loro, esprimendo una distanza evolutiva, l indice BLOSUM crescente indica proteine pi simili tra loro, esprimendo il valore minimo di conservazione del BLOCK. 3 - Le PAM tendono a premiare sostituzioni aminoacidiche derivanti da mutazioni di singola base pi che motivi strutturali degli aminoacidi, come fanno invece le BLOSUM (2> iH p 0޽h ? ̙330 IA`((  ( ( 08 g1Algoritmi ESAUSTIVI per gli allineamenti a coppie2 22f ( 08 ` Far scorrere una sequenza sull altra, utilizzando un matrice identit a fattore 1 per calcolare gli score.k(2k ( <!8   DAAKKQV -> AAKWQ ( <%8E  @AAKKQV AAKWQ ( 0'8 P  ?AAKKQV AAKWQ ( 0-8o  @ AAKKQV AAKWQ  ( 0180 <  m AAKKQV AAKWQ@  ( s *88f0 @ <   AAKKQV AAKWQb  ( 0A80 P<  k AAKKQV AAKWQ@  ( 0LH80 0<  > AAKKQV AAKWQ  ( 0L8  ? AAKKQV AAKWQ ( <8Q8   @ AAKKQV AAKWQ ( 0T8 :score: 0 2  ( 0O8  :score: 0 2  ( 0[8 ` :score: 0 2  ( 0t_80p :score: 0 2  ( 0 c8 p  :score: 1 2  ( 0H^8 P  :score: 4 2  ( 0j8@ `  :score: 1 2  ( 0Dn8 @  :score: 0 2  ( 00q8ppD :score: 0 2  ( 0t8p D :score: 0 2  ( <e8 Q R"Combinazioni possibili: 6 x 5 = 30##H ( 0޽h ? ̙33n0 p,(  , , 0X8P  Un algoritmo di questo tipo perfetto da un punto di vista teorico, ma per due proteine di 100 residui ciascuna, richiede 10.000 operazioni. Una algoritmo cos chaimato ESAUSTIVO e si indica con O(nm) indicando con O l ORDINE dell algoritmo, n ed m le lunghezze delle sequenze. Se n=m ho O(n2) che con i calcolatori di oggi si pu attuare. Se ho 3 sequenze ho O(n3), molto pi lungo, ma attuabile. Generalizzando ho O(nk). E chiaro che un algoritmo cos va bene per n piccoli b 2V 2(G8<> < , 0 8P`V L efficienza di un algoritmo in termini di tempo proporzionale al numero di operazioni necessarie al suo completamentoy 2yH , 0޽h ? ̙3320 0r(  04 0 0ȗ8 Se ho molte sequenze devo rinunciare alla certezza di trovare l allineamento perfetto con metodi esaustivi e utilizzare un approccio EURISTICO, basato su assunzioni non certe ma che velocizzano gli algoritmi.(2  0 08  HSe devo cercare delle similarit in banca dati l approccio esaustivo impensabile, dato che la mia proteina query deve essere confrontata con migliaia di proteine.(2 l3H 0 0޽h ? ̙330 42(  4 4 <d8  'Il problema dei gap 4 08pB 8Nell allineare le proteine (ma anche gli acidi nucleici) bisogna tenere in considerazione il fatto che il migliore allineamento si pu ottenere con l inserimento di uno o pi gap, che rispondano a fenomeni evolutivi di inserzione o delezione.    4 0ж8@|  x PLMTRWDQEQESDFGHKLPIYTREWCTRG |||||| | |||||| CHKIPLMTRWPQQESDFGHKLPVIYTREWy 2y' 4 08    IPLMTRWDQEQESDFGHKLP-IYTREWCTRG ||||||| | |||||||||| |||||| CHKIPLMTRWPQ-QESDFGHKLPVIYTREW 2 4 08 0  \(Miglior allineamento senza gap: score 13) 2) 4 080` Z&Miglior allineamento con gap: score 24' 2'H 4 0޽h ? ̙33 0 o g  (    0$8 ^Calcolo degli scores 2 0  08   L Score senza gap: Score =  S(ai,bi) i = 1 2o "$ ( ( q" t  08  aS: punteggio assegnato dalla matrice utilizzata a quella coppia. L: lunghezza della proteina8b 2E  0h8`0 $BDate due sequenze A e B con elementi (a1,a2,a3,aL) e (b1,b2,b3,bL)C 2'?  080    L G Score con gap: Score =  S(ai,bi) -   +  [len (j)  1] i = 1 j = 1h 2 "$ ( ( "$ " ,X  0` `   0:0 0 FG: numero di gap inseriti  : penalty per l apertura del gap  : penalty per l allungamento del gapdd 2"! " & " H  0޽h ? ̙33O0 8(  8L 8 08:P p" vSi pu assegnare una penalit all inserimento dei gap e alla loro estensione cosicch l algoritmo prenda in considerazione solo inserimenti di gap veramente vantaggiosi. es.  =  = 5 8(2  L g  8 0: x IPLMTRWDQEQESDFGHKLPIYTREWCTRG ||||||| | |||||| CHKIPLMTRWPQQESDFGHKLPVIYTREWy 2y' 8 0L:P <   IPLMTRWDQEQESDFGHKLP-IYTREWCTRG ||||||| | |||||||||| |||||| CHKIPLMTRWPQ-QESDFGHKLPVIYTREW 2 8 0L!:0 `  \(Miglior allineamento senza gap: score 14) 2) 8 0&: T jMiglior allineamento con gap: score 24  (2 x 5) = 146 26H 8 0޽h ? ̙33A0 <(  < < 0-:P `< PL algoritmo per analizzare tutte le possibilit non pu essere basato sullo scorrimento perch richiederebbe una quantit di operazioni e quindi di tempo non adeguata.(2WKRB < s *D  0 < 0\4:T A1970: Gibbs, McInter e Fish creano la visualizzazione DOT MATRIXB(2B>' < 08 Pb  HLe due proteine vengono scritte ai margini di una matrice di allineamento m x n. Viene annerita una casella della matrice (dot) se gli amino acidi corrispondenti sono identici oppure se si imposta una matrice di identit che calcoli uno score. (2{w < 0?: 0 TIl miglior programma per la visualizzazione di matrici di allineamento oggi DOTLET U(2TLH < 0޽h ? ̙330 %D&(  @ ^A 0 J:@  @  W D 0tL: ,  Gli allineamenti si vedono come diagonali. I gaps si manifestano come salti di diagonale. Si vedono bene le regioni ripetute  2> "X !D 0A?d 'iX "D 0A?'< r #D <A ?"j3 $D NlT: ?"w! Allineamenti a coppie: DOTLET 2" 0r %D <A ?"H @ 0޽h ? ̙330 /' H(  H H 0H^:| dLe dot matrix sono ancora oggi usate per visualizzare gli allineamenti, ma non danno un valore numerico della qualit dell allineamento (2 |X H 0A?PPr X H 0A?P r  H 0e: P LAllineamento con Blosum 62 di una proteina con se stessa. La diagonale principale indica l identit, ma lo sfondo chiaro.|(2|e H 0Dk:  {Allineamento con la matrice identit di una proteina con se stessa. La diagonale ora pi marcata e lo sfondo meno confuso|(2|X  H 0A ?Pp   H 0o: ` p<Allineamento tra due proteine diverse, ma con zone in comune=(2=H H 0޽h ? ̙330 JB(    0x:w5 QAllineamenti globali e locali 2   0}:`PL xLTGARDWEDIPLWTDWDIEQESDFKTRAFGTANCHK ||. | | | . | .| || || || = 14+3 TGIPLWTDWDLEQESDNSCNTDHYTREWGTMNAHKAy 2y  0T:  LTGARDWEDIPLWTDWDIEQESDFKTRAFGTANCHK ||||||||.||||| = 13+1 TGIPLWTDWDLEQESDNSCNTDHYTREWGTMNAHKA 2  0:` 0 DAllineamento globale 2  0:`  CAllineamento locale 2d  0H: 0  Qual il migliore tra i due? Il computer direbbe il primo (score pi alto), ma biologicamente vero?i(2i H  0޽h ? ̙33(0 h(  0  0:P  $Nonostante lo score pi alto, un allineamento di tipo locale nel caso precedente sembra aver trovato un DOMINIO proteico che nell altro caso non evidente. Una banca dati costituita da tantissime protene molto diverse e divergenti tra loro, ma sono accomunate da un numero FINITO di domini strutturali, funzionali, di classe, ecc. che ne permettono una classificazione e un riconoscimento in una banca dati meglio cercare similarit locali piuttosto che globali. proteine molto simili saranno accomunate da regioni locali cos estese che l allineamento globale dar risultati migliori, perch minimizzer i gaps rendendo le similarit pi leggibili. J 2  2hL> (H  0޽h ? ̙33l0 (    0: R"Algoritmi dinamici di allineamento# 2#  0:u`  ZSono in grado di produrre il migliore allineamento senza ricalcolare lo score per ogni posizione dello scorrimento, risparmiando cos molto tempo. Il dinamismo in un algoritmo consiste nel fatto che ogni operazione determina l operazione successiva, scartando una serie di altre operazioni inutili. 1970: Needleman & Wunsch: primo algoritmo per similarit globali 1981: Smith & Waterman: implementazione del primo per trovare anche similarit locali:(220Jb8  / JH  0޽h ? ̙33 0    (    0: `0Tre fasi sono alla base degli algoritmi dinamici1 21  0:C`= TLD___PPT9&  r2 Per ogni casella trovare il massimo punteggio che si ottiene dai percorsi diagonale: lo score della casella precedente in diagonale + il punteggio della la casella verticale: lo score della casella precedente in verticale  il penalty orizzontale lo score della casella precedente in orizzontale  il penalty 0NN @`  0:j`p Pdate 2 proteine di lunghezza n e m, una matrice di sostituzione e un gap penaltyQ 2Qm  6t:@ 1 Produzione di una matrice n x m con tutti i residui delle due. In ogni casella si posiziona il punteggio attribuito da una matrice di sostituzione per la coppia di residui corrispondente. @`*  6:  Z3 Cercare lo score pi alto di tutti tra tutte le caselle procedere verso gli scores pi alti a ritroso verso l inizio della diagonale, scrivendo i residui corrispondenti. NY @`H  0޽h ? ̙33*j0 ii0ji(  %h 00   #">2  ``   <:?G 0  K4  @`  <B?6G 0  K1  @`  <X B?G 60  L3   @`  <B?|G 0  K1  @`  <"B?G |0  K1  @`  <B? G 0  K3  @`   <l4B?d G 0  K6  @`   <D=B? G d 0  M10   @`   <B? G  0  K1  @`   < OB?MG 0  K3  @`   <WB?G M0  MD  @`  <`B?_ G  K2  @`  <iB?6_ G  K1  @`  <sB?_ 6G  L10  @`  <0|B?|_ G  K0  @`  <B?_ |G  K1  @`  <̍B? _ G  K2  @`  <B?d _ G  K2  @`  <B? _ d G  K3  @`  <B? _  G  K1  @`  <B?M_ G  K2  @`  <B?_ MG  MG  @`  <B?v _  K5  @`  <(B?6v _  K2  @`  <B?v 6_  K3  @`  <B?|v _  K2  @`  <B?v |_  K1  @`  <B? v _  K6  @`  <B?d v _  K5  @`   <C? v d _  K3  @` ! <B? v  _  K1  @` " <HC?Mv _  K3  @` # <C?v M_  MK  @` $ <(C? v  K1  @` % <1C?6 v  K7  @` & <:C? 6v  K1  @` ' <CC?| v  K6  @` ( <LC? |v  K8  @` ) <UC? v  K1  @` * <^C?d v  K1  @` + <gC? d v  K1  @` , <pC?  v  K4  @` - <yC?M v  K3  @` . <C? Mv  MI  @` / <C?  K1  @` 0 <C?6  K3  @` 1 <C?6  K2  @` 2 <C?|  K3  @` 3 <C?|  K3  @` 4 <C?   K1  @` 5 <C?d   K1  @` 6 <C? d  K1  @` 7 <C?   K2  @` 8 <C?M  K3  @` 9 <C?M  MC  @` : < C? K6  @` ; <(C?6 K2  @` < <D?6 K2  @` = < D?| K1  @` > <|D?| K1  @` ? <D?  K4  @` @ <pD?d   K9  @` A </D? d  K6  @` B <8D?   K1  @` C <AD?M  K3  @` D <JD?M ME  @` E <SD? 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ZB  s *1 ?v v ZB  s *1 ?_ _ ZB  s *1 ?G G `B  0o ?0 0 `B  0o ?00 ZB  s *1 ?M0M0 ZB  s *1 ? 0 0 ZB  s *1 ? 0 0 ZB  s *1 ?d 0d 0 ZB  s *1 ? 0 0 ZB  s *1 ?00 ZB  s *1 ?|0|0 ZB  s *1 ?00 ZB  s *1 ?6060 ZB  s *1 ?00 `B  0o ?00   0EF @& uFase 1: impostare la matrice e riempire ogni casella con i punteggi derivati da un amatrice di similarit, es. PAM240v 2vH  0޽h ? ̙33~0 C~;~@}(  ln p ǔ #">2 0m { <xF?cs Z4 47$  @` z < <ܹw?4 Q  [9 27$  @` = <w?Q 4  [6 19$  @` < <4w?zQ   [1 8$  @` ; <w?Q z  [3 3$  @` : <w?Q   ME @` 9 <w?cQ  [2 9$  @` 8 <w?cQ  [1 9$  @` 7 <Dx?Q  [2 14$  @` 6 <( x?L Q  [2 15$  @` 5 <x? L Q  [2 10$  @` 4 <x?  Q  [1 9$  @` 3 <&x?4  Q  [1 14$  @` 2 <1x?4 Q  [0 18$  @` 1 <,;x?zQ  [5 13$  @` 0 <+x?zQ  [2 2$  @` / <@Nx?Q  MW @` . <Wx?c [1 7$  @` - <`ax?c [3 7$  @` , <kx? [1 7$  @` + <hux?L  [4 12$  @` * <x? L  [4 13$  @` ) <x?   [1 8$  @` ( <yx?4   [1 8$  @` ' <hx?4  [1 13$  @` & <x?z \10 18$  @` % <x?z [2 3$  @` $ <$x? MF @` # <\x?c [3 5$  @` " <x?c h4 6 0   @` ! <x? 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Altre strade non sono permesse. Nonostrante ogni casella sia circondata da 8 caselle, solo 3 sono valide come percorso di calcolo. 2 - Se il percorso procede in verticale o in orizzontale, solo una casella deve essere conteggiata. Quindi un amino acido non pu appaiarsi due volte. 3 - Ogni casella ha uno score che dipende dal percorso a monte ed indipendente dal percorso a valle. Il miglior percorso a monte di un residuo sempre determinabile.  2 H  0޽h ? ̙33`0 `(  0  0f 6Algoritmo di Needleman & Wunsch per similarit globali7(27. 0 0  0`l`0   richiede matrici di sostituzione in cui non sono previsti valori negativi lungo le diagonali i valori tendono a crescere, posizionando il valore massimo sempre in nell ultima riga o nell ultima colonna, quindi in corrispondenza con l ultimo residuo di una delle due sequenze. richiede un numero di operazioni pari al prodotto delle lunghezze delle sequenze da allineare. prende in considerazione in modo esaustivo tutte le possibilit di inserimento di gap.  -2H  0޽h ? ̙33o0 p(  -  0Xy 3Algoritmo di Smith e Waterman per similarit locali4(24. 0 B  0~ l utilizza matrici di sostituzione con valori anche negativi utilizza gli stessi criteri per l assegnazione degli scores, solo che i percorsi possibili non sono solo le tre caselle a monte, ma c anche una nuova origine con score zero, se i valori precedenti sono negativi. nella terza fase segue criteri diversi: a) si cercano i valori massimi non solo nelle ultime riga e colonna, perch gli allineamenti locali possono anche cominciare dentro la sequenza b) si cercano tutti i punti di inizio che stiano sopra ad un certo score soglia, ottenendo pi risultati&< -2 -27,q H  0޽h ? ̙33&0 ֐ΐ f(   @ v   #"B6 @ v ۬ <4U,?< v KD @` ٬ <^,? < KG @` ׬ <g,?  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Allineamento    ."SystemX9-@Times New Roman-. 2 ; di sequenze  .-@Times New Roman-. 2 U' proteichez    .-՜.+,D՜.+,    [Presentazione su schermo Casa Mia' ,Times New Roman Courier New MS MinchoSymbolStruttura predefinitaDiapositiva 1Diapositiva 2Diapositiva 3Diapositiva 4Diapositiva 5Diapositiva 6Diapositiva 7Diapositiva 8Diapositiva 9Diapositiva 10Diapositiva 11Diapositiva 12Diapositiva 13Diapositiva 14Diapositiva 15Diapositiva 16Diapositiva 17Diapositiva 18Diapositiva 19Diapositiva 20Diapositiva 21Diapositiva 22Diapositiva 23Diapositiva 24Diapositiva 25Diapositiva 26Diapositiva 27Diapositiva 28Diapositiva 29Diapositiva 30Diapositiva 31Diapositiva 32Diapositiva 33Diapositiva 34Diapositiva 35Diapositiva 36Diapositiva 37Diapositiva 38Diapositiva 39 Caratteri utilizzatiModello strutturaTitoli diapositive' 8@ _PID_HLINKSA7http://alggen.lsi.upc.es/softpublic/dotlet/Dotlet.html#http://www.ebi.ac.uk/emboss/align/#http://www.ebi.ac.uk/emboss/align/_Wmmramamrama  !"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~      !"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~      !"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPRSTUVWXZ[\]^_`bcdefghoRoot EntrydO)Pictureso3Current UseraSummaryInformation(QPowerPoint Document({mDocumentSummaryInformation8Y