La ética

H sÔgkrish dÔo   perissìterwn akolouji¸n eÐnai mia polÔ basik  leitourgÐa. H omoiìthtˆ touc mporeÐ na upodhl¸nei koin  proèleush sÔmfwna me thn exeliktik  jewrÐa, koin  tris- diˆstath dom , Ðdio leitourgikì rìlo   aplˆ èna tuqaÐo gegonìc. H sÔgkrish aut¸n twn akolouji¸n èqei sten  sqèsh me thn ènnoia tou alignment.

O ìroc alignment anafèretai sth diadikasÐa eujugrˆmmishc dÔo akolouji¸n me to èna stoiqeÐo thc mÐac kˆtw apì to antÐstoiqo thc ˆllhc, katˆ tètoio trìpo ¸ste na epitugqˆnetai h mègisth dunat  tautopoÐhsh. Me ˆlla lìgia epijumhtì eÐnai na brÐskontai telikˆ ìso to dunatì perissìtera katakìrufa zeugˆria Ðdiwn stoiqeÐwn. To alignment autì anafèretai wc pairwise se antÐjesh me ta multiple alignments, sta opoÐa sugkrÐnontai perissìterec twn dÔo akolouji¸n.

Epiplèon, h parˆtaxh twn stoiqeÐwn twn akolouji¸n mporeÐ na endiafèrei na gÐnei se topikì   se olikì epÐpedo. Sthn perÐptwsh thc topik c antistoÐqishc (local alignment), tm mata mìno twn dÔo akolouji¸n eujugrammÐzontai, en¸ sthn olik  (global alignment) h eujugrˆmmish aforˆ olìklhrec tic akoloujÐec.

'Ena jèma pou prokÔptei eÐnai katˆ pìso epitrèpetai   ìqi sto alignment h qr sh ken¸n. Stic peript¸seic pou aforoÔn th biologÐa h qr sh ken¸n eÐnai epitrept . 'Etsi, h akoloujÐa a b c d_{mporeÐ na eujugrammisteÐ me thn bd katˆ ton bèltisto trìpo sÔmfwna me ton PÐnaka} 5.1. Sto global alignment upˆrqoun sun jwc pollˆ mikrˆ diaskorpismèna kenˆ, en¸ sto local oi perioqèc me ta kenˆ eÐnai megalÔterec.

PÐnakac 5.1: Alignment me qr sh ken¸n.

a b c d - b - d

AparaÐthto eÐnai na prosdioristeÐ èna mètro me to opoÐo èna alignment na jewreÐtai bèltisto. Se peript¸seic problhmˆtwn me ta parapˆnw qarakthristikˆ autì den eÐnai pro- fanèc. Me to mˆti eÔkola prosdiorÐzetai ìti to trÐto apì ta zeÔgh tou PÐnaka 5.2 eÐnai to kalÔtero alignment. Wstìso, se megˆlec akoloujÐec, pou endiafèroun topikˆ alignment, qreiˆzetai èna antikeimenikì krit rio gia thn eÔresh tou bèltistou.

Sta epìmena eÐnai qr simo na dojoÔn dÔo orismoÐ kai na parousiastoÔn dÔo eÐdh pinˆkwn. Oi orismoÐ xedialÔnoun pìte dÔo akoloujÐec eÐnai ìmoiec kai pìte omìlogec, en¸ oi pÐnakec upobohjoÔn thn ektèlesh tou alignment allˆ kai thn axiolìghs  tou.

PÐnakac 5.2: Pijanˆ alignments dÔo akolouji¸n. g c t g a a c g c t a t a a t c g c t g a - a - - c g - - c t - a t a a t c g c t g - a a - c g - c t a t a a t c -

'Otan dÔo akoloujÐec krÐnontai wc proc thn omoiìthta (similarity), parathroÔntai   metr¸ntai stoiqeÐa pou eÐnai Ðdia se autèc, anexˆrthta apì thn phg  proèleushc. Apì thn ˆllh, ìtan dÔo akoloujÐec eÐnai omìlogec (homologous), autì shmaÐnei ìti an koun se organismoÔc pou èqoun kˆpoio koinì prìgono. Oi omìlogec akoloujÐec exˆgontai apì parathr seic se ìmoiec akoloujÐec.

Sth sunèqeia dÐnetai ènac trìpoc sÔgkrishc dÔo akolouji¸n, pou sthrÐzetai kurÐwc sthn epoptik  parat rhsh. Dojèntwn aut¸n kataskeuˆzetai ènac pÐnakac tou opoÐou oi grammèc antistoiqoÔn sta stoiqeÐa thc miac akoloujÐac kai oi st lec sta stoiqeÐa thc ˆllhc. Oi jèseic mèsa ston pÐnaka eÐnai arqikˆ 0   kenèc. MÐa jèsh gemÐzei mìno ìtan to stoiqeÐo thc gramm c thc eÐnai to Ðdio me to stoiqeÐo thc st lhc thc. Tìte to perieqìmeno thc jèshc se aut n thn perÐptwsh gÐnetai 1 (jewr¸ntac ìti arqikˆ  tan 0)   gemÐzei me to stoiqeÐo thc gramm c/st lhc thc (jewr¸ntac ìti arqikˆ  tan ken ). O pÐnakac autìc eÐnai gnwstìc wc dot matrix.

Sta Sq mata 5.1, 5.21_{dÐnontai dÔo paradeÐgmata tètoiwn pinˆkwn. O pr¸toc antistoiqeÐ}

sthn epanalambanìmenh akoloujÐa ABRACADABRACADABRA kai ton eautì thc, en¸ o deÔteroc sthn karkinik  akoloujÐa MAX I STAY AWAY AT SIX AM kai ton eautì thc. EÔkola parathreÐtai ìti ìtan oi akoloujÐec pou sugkrÐnontai eÐnai oi Ðdiec, h diag¸nioc eÐnai gemˆth. EpÐshc, ìtan h akoloujÐa apoteleÐtai apì epanalambanìmenec upakoloujÐec thc - kˆti pou sumbaÐnei arketˆ suqnˆ stic akoloujÐec thc biologÐac - mikrìterec diag¸nioi eÐnai xanˆ gemˆtec. 'Etsi, me ton algìrijmo kataskeu c tou dot matrix parèqetai ènac epoptikìc trìpoc gia na diapistwjeÐ h omoiìthta dÔo akolouji¸n.

Wstìso, o en lìgw trìpoc parousiˆzei tèssera meionekt mata gia tic efarmogèc thc biologÐac. Pr¸ton, èqei qronik  kai qwrik  poluplokìthta m*n (ìpou m, n ta m kh twn dÔo akolouji¸n pou sugkrÐnontai), pou gia megˆla m kai n eÐnai apagoreutikì mègejoc. DeÔteron, gia na diapistwjeÐ an h diag¸nioc telikˆ gemÐzei, kataskeuˆzetai olìklhroc o pÐnakac. TrÐton, ìtan to lexilìgio eÐnai mikrì (p.q. 4 grˆmmata gia ta noukleotÐdia), tìte mporeÐ na emfanisteÐ jìruboc, dhlad  pollèc mikrèc diag¸nioi ìpou ìlec ja prèpei na melethjoÔn, gia na brejeÐ h bèltisth. Tètarton, den parèqei ènan ˆmeso trìpo eÔreshc thc bèltisthc diagwnÐou (sthn perÐptwsh pou den eÐnai gemˆth h mègisth diag¸nioc), me ˆlla

Sq ma 5.1: Dotplot gia thn epanalambanìmenh akoloujÐa ABRACADABRACADABRA.

lìgia den dÐnei akribèc mètro omoiìthtac metaxÔ twn dÔo akolouji¸n.

Ta parapˆnw, ìmwc, de shmaÐnoun ìti de qrhsimopoieÐtai stic bioepist mec kai mˆlista me epituqÐa. Arketˆ progrˆmmata pou ekteloÔn alignments akolouji¸n (ìpwc to BLAST, bl. Kefˆlaio 7) akoloujoÔn algorÐjmouc pou basÐzontai se dot matrix, allˆ beltiwmènouc. Sto Sq ma 5.3 2 _{faÐnetai o pÐnakac pou sqhmatÐzetai apì th sÔgkrish dÔo akolouji¸n}

aminoxèwn.

Sq ma 5.3: Dotplot gia tic akoloujÐec aminoxèwn human coagulation factor XII (F12; SWISS-PROT P00748), tissue plasminogen activator (PLAT; SWISS-PROT P00750).

'Opwc èqei anaferjeÐ, shmantikì eÐnai na upˆrqei èna mètro ikanì na dhl¸nei to bajmì omoiìthtac dÔo akolouji¸n. Me ˆlla lìgia, eÐnai anagkaÐo kˆje alignment me kˆpoio trìpo na bajmologeÐtai. Upˆrqoun diˆforec taktikèc, kˆpoiec apì tic opoÐec dÐnoun timèc gia kˆje taÐriasma, diaforˆ   kenì kai ètsi prokÔptei èna telikì skor. Apì tic pio diadedomènec, wstìso, teqnikèc eÐnai autèc pou qrhsimopoioÔn touc legìmenouc pÐnakec antikatˆstashc (substitution matrices).

Se autì to eÐdoc pinˆkwn an koun oi onomazìmenoi pÐnakec PAM (Percent Accepted Mutation)_{kai BLOSUM (BLOcks SUbstitution Matrix). AutoÐ oi suqnˆ qrhsimopoioÔmenoi} pÐnakec eÐnai trigwnikoÐ 20x20 - ìsa kai ta diaforetikˆ aminoxèa pou sunjètoun prwteònec - kai èqoun kataskeuasteÐ apì touc biolìgouc (bl. Sq ma 5.4) 3_{. Parèqoun timèc bar¸n}

pou deÐqnoun thn pijanìthta antikatˆstashc enìc aminoxèoc apì ˆllo - lìgw metˆllaxhc - me thn pˆrodo tou qrìnou. Apì to gegonìc autì proèrqetai kai h onomasÐa touc. O de ìroc BLOCKS ston pÐnaka BLOSUM proèrqetai apì thn om¸numh bˆsh dedomènwn, pou perièqei akoloujÐec prwteðn¸n pou eÐnai eujugrammismènec (aligned).

Sq ma 5.4: O pÐnakac antikatˆstashc PAM250.

Oi pÐnakec antikatˆstashc sthrÐzontai sthn parat rhsh ìti den eÐnai ìlec oi allagèc metaxÔ twn aminoxèwn isìtimec. Upˆrqoun aminoxèa pou èqoun paremfer  qhmik  sÔstash kai an to èna antikatast sei to ˆllo se mia polupeptidik  alusÐda, to apotèlesma mporeÐ

na mh diafèrei shmantikˆ. To gegonìc autì axiopoieÐtai gia thn axiolìghsh enìc alignment, dÐnontac megalÔtero skor se èna zeugˆri diaforetik¸n allˆ qhmikˆ suggen¸n aminoxèwn apì ìti se èna ˆllo tuqaÐo zeugˆri.

Ousiastikˆ prìkeitai gia omˆdec pinˆkwn PAM   BLOSUM kai ìqi gia ènan pÐnaka. H monˆda mètrhshc enìc PAM antistoiqeÐ se dÔo akoloujÐec pou diafèroun mìno katˆ 1%. Thn perÐptwsh na diafèroun sto 25% kalÔptei o pÐnakac PAM30, en¸ o pÐnakac PAM250 orÐzetai na analogeÐ se akoloujÐec pou diafèroun sto 80% twn domik¸n touc monˆdwn. Oi pÐnakec BLOSUM basÐzontai sthn Ðdia logik , eÐnai ìmwc pio sÔgqronoi kai gia thn kataskeu  touc èqoun lhfjeÐ upìyh perissìtera stoiqeÐa pou proèrqontai apì th jewrÐa thc exèlixhc.

Anˆlogoi pÐnakec mporoÔn na sqhmatistoÔn kai gia thn perÐptwsh twn noukleotidÐwn. Mˆlista, eÐnai polÔ pio suqnèc oi antikatastˆseic metaxÔ twn A, G   twn T, C parˆ oi antÐstrofoi sunduasmoÐ. 'Ena polÔ aplì parˆdeigma pÐnaka antikatˆstashc ja mporoÔse na eÐnai autì tou PÐnaka 5.3.

PÐnakac 5.3: Pijanìc pÐnakac antikatˆstashc gia noukleotÐdia.

a t g c

a _{20 10 5 5}

t 10 20 5 5

g 5 5 20 10

c _{5 5 10 20}

Ektìc apì touc algìrijmouc pou sthrÐzontai se dot matrix upˆrqoun kai ˆlloi pou basÐzontai se ˆllec teqnikèc. Gia parˆdeigma, h mèjodoc tou dunamikoÔ programmatismoÔ prosfèrei arketèc dunatìthtec, ìmwc h poluplokìthta twn algorÐjmwn pou prokÔptoun eÐnai apagoreutik  gia polÔ megˆlec akoloujÐec.